Разработка посадочной платформы и мобильных робототехнических средств с целью создания задела для полномасштабного исследования Луны
Большие вызовы 2023
Партнёры
Проблематика
В будущем на лунных базах появится множество робототехнических средств, взаимодействующих между собой.
Для этого уже сейчас необходимо проработать сценарии их взаимодействия.
Частным случаем такого сценария является сценарий поиска и добычи воды.
Для этого уже сейчас необходимо проработать сценарии их взаимодействия.
Частным случаем такого сценария является сценарий поиска и добычи воды.
Зачем нужен проект?
Проект направлен на разработку робототехнических средств для исследования Южного полюса Луны с целью нахождения и исследования воды.
Tilda Publishing
Цели и задачи
Основной целью нашего проекта является создание задела для полномасштабного исследования Луны и прототипа роботизированной системы поиска и добычи воды.
Основные задачи:
- Проанализировать аналоги и мировой опыт
- Разработать концепт полномасштабной миссии
- Определить возможности для воспроизведения концепта
- Разработать концепт нашего проекта
- Составить план реализации
- Реализовать прототип
Обзор миссий
На основе проведенного анализа миссий к Луне можно сделать вывод:
миссии Чанъэ-4, Чанъэ-5 и Чандраян-3, включающие добычу и исследование лунного грунта, являются ближайшими аналогами для рассматриваемой концепции в рамках нашего проекта.
миссии Чанъэ-4, Чанъэ-5 и Чандраян-3, включающие добычу и исследование лунного грунта, являются ближайшими аналогами для рассматриваемой концепции в рамках нашего проекта.
Концепция системы поиска и добычи воды
Система поиска и добычи воды включает посадочную платформу с расположенными на ней луноходами: разведчик и доставщик.
Схема миссии:
1) Посадка платформы с роверами на лунную поверхность в районе Южного полюса;
2) Съезд лунохода-разведчика и поиск воды;
3) Отправка сигнала луноходу-доставщику при обнаружении воды;
4) Съезд и путь лунохода-доставщика к месту обнаружения воды по кратчайшему пути;
5) Добыча воды луноходом-доставщиком;
6) Дальнейший поиск воды луноходом-разведчиком;
6) Возвращение лунохода-доставщика к посадочной платформе.
Схема миссии:
1) Посадка платформы с роверами на лунную поверхность в районе Южного полюса;
2) Съезд лунохода-разведчика и поиск воды;
3) Отправка сигнала луноходу-доставщику при обнаружении воды;
4) Съезд и путь лунохода-доставщика к месту обнаружения воды по кратчайшему пути;
5) Добыча воды луноходом-доставщиком;
6) Дальнейший поиск воды луноходом-разведчиком;
6) Возвращение лунохода-доставщика к посадочной платформе.
Наше решение
Мы создали модели и прототипы посадочной платформы и луноходов:
- Посадочная платформа выполняет роль базы, на которой в дальнейшем будут проводиться различные исследования. Она состоит из топливных баков, которые необходимы для торможения у Луны и посадки на ее поверхность, и каркаса, на котором располагаются два лунохода: луноход-разведчик и луноход-доставщик.
- Луноход-разведчик в процессе автономной работы строит карту местности с использованием датчиков Lidar (построение очертаний окружающих объектов), Imu (измерение угловых скоростей) и Encoders колес (измерение пройденного расстояния) и осуществляет поиск нужной зоны с водой. После определения требуемой зоны он отправляет сигнал луноходу-доставщику. После чего продолжает поиск новых зон.
- Луноход-доставщик после получения сигнала от лунохода-разведчика строит кратчайший маршрут к точке расположения воды и отправляется к ней для добычи воды. После чего отправляется на исходную точку к посадочной платформе.
Модели и прототипы
Посадочная платформа включает составные части:
Луноход-разведчик включает составные части:
Луноход-доставщик включает составные части:
- Маршевый двигатель и топливные баки - торможение у Луны и посадка на поверхность;
- Посадочные опоры - осуществление посадки на поверхность;
- Каркас - размещение луноходов и служебных систем;
- Трапы - спуск луноходов с платформы.
Луноход-разведчик включает составные части:
- Лидар - определение положения робота в пространстве;
- Камера - передача информации об окружении робота через ROS;
- Датчик воды - поиск воды;
- Аккумуляторы - электропитание основной электроники;
- Arduino Mega и драйверы моторов - решение задач в реальном времени;
- Колесное шасси - передвижение лунохода;
- Корпус.
Луноход-доставщик включает составные части:
- Энкодеры - получение одометрии лунохода;
- Электроника - аналогична с луноходом-разведчиком;
- Бур - добыча воды;
- Гусеничное шасси - передвижения лунохода;
- Корпус.
Дальнейшие планы
- Увеличить количество луноходов в робототехнической системе (от 3 шт.);
- Создать роевой интеллект - отработать алгоритмы на 3 и более луноходах;
- Усовершенствовать систему добычи грунта с водой;
- Проведение испытаний в условиях, приближенных к лунным.
Наша команда
- Белоконев
КонстантинИнженер по расчетам: разработка концепции миссии и основных проектных параметров. - Давыдов
ДенисИнженер-конструктор: моделирование и конструирование лунохода-доставщика. - Кривоносов
ОлегИнженер-конструктор: моделирование и конструирование посадочной платформы и лунохода-разведчика. - Обручников
КириллСхемотехник, программист: cборка всей электроники и программирование на Arduino. - Фокин
ВалерийПрограммист, электронщик: 3D-печать, сборка прототипов и разработка алгоритмов на ROS. - Халин
КириллПрограммист: ROS, построение карты местности и алгоритмы объезда препятствий и поиска нужных зон.
Научные руководители
- Косенкова Анастасия Владимировна
- Дёмин Денис
Сергеевич - Белоножко Павел
Евгеньевич
Видео
Контакты
Косенкова Анастасия Владимировна
Email: Kosenkova.AV@yandex.ru
Email: Kosenkova.AV@yandex.ru
Следите за «Большими вызовами» в соцсетях
Образовательный центр «Сириус»
Университет «Сириус»
© Фонд «Талант и успех»
Для вопросов и обращений:
konkurs@sochisirius.ru
konkurs@sochisirius.ru
Конкурс «Большие вызовы»