NRL の技術者が打ち上げに向けて静止衛星 (RSGS) ペイロードの革新的なロボット サービスを準備中 > アメリカ海軍 > ニュース記事

軌道上では、RSGS ロボット サービス車両は、数百の衛星が通信、気象監視、国家安全保障ミッションのサポート、およびその他の重要な機能を提供する静止地球軌道 (GEO) で衛星を検査およびサービスします。

RSGS プログラムは、DARPA と Northrop Grumman の子会社 SpaceLogistics の間の官民パートナーシップであり、NRL がロボット サービス ペイロードを開発しています。

NCST の宇宙船工学部門の責任者であるバーニー ケルム (Bernie Kelm) 氏は、次のように述べています。 「ロボットペイロードの開発者として、衛星サービスにおける国家能力を向上させる、この革新的な宇宙飛行用ハードウェアとソフトウェアのセットを設計しました。」

RSGS ペイロードには、フライト ハードウェア コンポーネント、ロボット制御アルゴリズム、複数の高度にカスタマイズされた電子設計、および 5 台のシングルボード コンピュータで実行されるフライト ソフトウェアが含まれます。 NRL はまた、2 つの器用な 7 自由度のロボット アームを指定して調達し、制御電子機器、カメラ、ライト、およびロボット ツール チェンジャーを装備しました。

さらに、NRL は、標準のロケット インターフェースを介して顧客の衛星に取り組むためのロボット ツールを開発し、DARPA のペイロード軌道配送 (POD) 設計標準と互換性のある補給要素を取得するための別のツールを調達しました。

NRL の RSGS プログラム マネージャーである William Vincent 氏は、次のように述べています。 「ロボティック ペイロードは、NRL のこれまでで最も複雑なペイロード開発の 1 つです。」

NRL は、すべてのセンサーとアクチュエーターを堅牢かつ冗長な方法で制御する長期ミッションをサポートするために、分散 SpaceWire ネットワーク上で動作する複数の電力および制御アビオニクスを開発しました。 NRL は、ロボット活動中に状況認識を提供する LED 照明ユニットを設計するとともに、パンクロマティック カメラとカラー カメラを調達しました。

「当社のアルゴリズム チームは、マシン ビジョン、位置制御、衝突回避、コンプライアンス制御アルゴリズムを開発しました。これらはロボット制御をサポートし、自律的なグラップル機能を可能にします」と Vincent 氏は述べています。 「アルゴリズムは飛行ソフトウェアに実装されており、ペイロードのすべてのコマンドアンドコントロール機能も提供し、宇宙船バスへの制御インターフェースを提供します。」

ロボットの動作には、宇宙船の安全な運用を確保するための特別な計画が必要です。 NRL は、まさにそれを達成するために Integrated Robotic Workstation (IRW) を開発しました。 IRW は、新しいミッション活動を開発するためのミッション計画をサポートします。 ミッションが計画されると、IRW は、ペイロード シミュレーターですべてのロボット モーション コマンドを事前にスクリーニングして、送信前にコマンドの負荷を検証するためのスクリーニング アクティビティをサポートします。

最後に、NRL の Neptune® 地上管制ソフトウェアを使用して、IRW はすべてのロボット ペイロード アクティビティを指揮し、操作中にペイロード テレメトリを表示して傾向を示します。 この取り組みを実行するために、熟練したシステム エンジニアリング チームは、システム分析の実行、要件とインターフェイスの文書化、および堅牢な検証と妥当性確認計画の作成に何年も費やしました。

「エンジニアは、統合およびテスト チームと緊密に連携して、システムがコンポーネント、サブシステム、およびペイロード レベルのテストのために組み合わされる際に、すべての要件を確実に満たすようにしました」と Vincent 氏は述べています。 「完成すれば、ロボットのペイロードは、想定されている幅広いミッションと、まだ想像されていない将来のミッションを可能にします。」

RSGS チームは最近、2 つの飛行ロボット アーム システムの最初の環境試験を完了しました。 これには、NRL の振動ラボでの発射環境のシミュレーション、NRL の熱真空 (TVAC) チャンバーでの空間の真空範囲と極端な温度範囲の両方のシミュレーション、および EMI チャンバー テストでの電磁干渉 (EMI) 機能の確認が含まれます。

TVAC のテスト中に、ロボット アーム システムは、実際の軌道上の条件を表す温度範囲で性能を発揮しました。 宇宙の過酷な温度と真空条件下で、ロボット アームは、事前に計画されたロボット キャリブレーション動作の実行、ツールの作動、カメラと照明の機能など、さまざまな操作を実行しました。

2 番目のロボット アーム システムは、フライト アビオニクス スイート全体を備えた別のテストベッドと統合されています。 現在、動作性能テスト中です。 この秋、第 2 アーム システムの環境テストが完了します。 NRL の Space Robotics Laboratory の Robotics Testbed (RTB) では、ロボット アルゴリズムの機能を実証および検証するためのロボット性能テストが進行中です。 RTB は、飛行ロボット アーム システムの非宇宙飛行バージョンと、飛行ソフトウェアを実行するアビオニクス ハードウェアで構成されています。 この忠実度の高いロボティクス テストベッドにより、RSGS ペイロードの多くのシステム レベルのロボティクス性能特性を地上で検証できます。

Compliance Control アルゴリズムの特性評価と Marman Ring Detector アルゴリズムの性能特性評価が完了しました。 RTB での接触ダイナミクス テストが進行中です。これは、空気の薄い層に浮かぶスレッドを使用して、75 ~ 3,000 kg (165 ~ 6,613 ポンド) の質量範囲のクライアント スペース ビークルに接触するアームをシミュレートします。 グラップル、アーティキュレーション、およびリリースのテストは、この夏の後半に予定されています。

フライト ソフトウェア チームは、認定試験を開始する準備をしています。 テストは、ロボット制御アルゴリズム用のシミュレートされたロボット アームの姿勢入力と、マシン ビジョン アルゴリズムへの入力用の動的画像を生成するリアルタイムの動的シミュレーションを使用して、ソフトウェア テストベッドで行われます。 このテストベッドにより、NRL チームは現実的な制御ループを使用して飛行アルゴリズムをテストし、打ち上げ前にシステムを完全に検証することができます。

NRL の主任システム エンジニアである Amy Hurley 氏は、次のように述べています。 「何年にもわたるシステム エンジニアリングと、強力な検証および妥当性確認計画がうまく連携するのを見るのは驚くべきことです。」

米国海軍研究所について

NRL は、海底から宇宙、そして情報領域に至るまで、米海軍と海兵隊の革新的な進歩を推進する研究に専念する科学および工学のコマンドです。 NRL はワシントン DC にあり、主要なフィールド サイトはミシシッピ州のステニス宇宙センターにあります。 フロリダ州キーウェスト。 カリフォルニア州モントレーにあり、約 3,000 人の民間の科学者、エンジニア、および支援要員を雇用しています。

海軍宇宙技術センターについて

強力な宇宙技術基盤を維持および強化し、海軍ミッション用の宇宙システムの開発と取得において専門家の支援を提供するために、宇宙技術海軍センター (NCST) の活動は、基礎および応用研究から、あらゆる分野の高度な開発にまで及びます。海軍の宇宙計画への関心。 これらの活動には、宇宙船、これらの宇宙船を使用するシステム、地上のコマンドおよびコントロール ステーションの開発が含まれます。

詳細については、NRL Corporate Communications ((202) 480-3746) までお問い合わせいただくか、 nrlpao@nrl.navy.mil.

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