I cuscinetti a sezione sottile di Kaydon, distribuita da Magi, verranno utilizzati in un robot all’esterno della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) a circa 400 chilometri dalla Terra. CAESAR (Compliant Assistance and Exploration SpAce Robot) è dotato di un braccio lungo tre metri e di sette giunti. Il suo compito è quello di occuparsi del funzionamento degli esperimenti scientifici e commerciali in assenza di gravità. Il robot, che pesa 60 chilogrammi, verrà trasportato sull’ISS, a 400 chilometri dalla superficie terrestre, dove verrà installato. Il braccio robotizzato pieghevole ed estremamente mobile lavorerà qui in futuro, occupandosi dei satelliti rotanti o fuori controllo, afferrandoli e stabilizzandoli. Il Centro aerospaziale tedesco (DLR), sviluppatore di CAESAR, vanta un’eccellente esperienza con i robot nello spazio. Con il progetto ROKVISS (Robotic Components Verification on the ISS), un robot DLR è già stato in funzione sulla ISS dal 2005 al 2010. I cuscinetti obliqui a sfere a sezione sottile di Kaydon hanno garantito con successo movimenti fluidi nei giunti del robot.
Sfruttare le esperienze con ROKVISS
Per CAESAR i ricercatori hanno potuto attingere alle numerose esperienze fatte con ROKVISS, alcune delle quali controllate dalla Terra. Il prototipo del braccio del robot spaziale è stato riportato sulla Terra nel 2011 con una capsula Soyuz ed è stato utilizzato dagli scienziati, con i suoi dati sullo stato di usura, come base per la costruzione del nuovo modello. CAESAR è ora la continuazione dei sistemi robotizzati a forza e a coppia controllata di DLR e la controparte spaziale degli attuali robot di servizio utilizzati nella produzione e per la cooperazione uomo-robot. La nuova generazione di robot combina elettronica e meccanica in modo innovativo. Il robot ha sette gradi di libertà. Questo numero di possibilità di movimento liberamente selezionabili corrisponde a quello del braccio umano, che gli conferisce una maggiore flessibilità rispetto ai robot standard. La base del robot sviluppato per l’esplorazione e l’assistenza nello spazio è il robot leggero III, che è stato sviluppato dall’Istituto nel 2003 e trasferito al principale produttore mondiale di robot KUKA.
Controllo fluido del movimento e della forza
CAESAR può essere azionato in semi-autonomia, teleoperativamente o con telepresenza e force feedback. Il controllo dell’impedenza permette alle articolazioni del braccio di rimanere flessibili e previene danni agli oggetti. Il sistema di sensori di coppia integrato rileva il contatto indesiderato con oggetti e consente di reagire in modo appropriato, caratteristica essenziale per la sicurezza, soprattutto quando si lavora con gli astronauti. Poiché non vi è alcun carico gravitazionale nell’ambiente spaziale, tutti i giunti hanno la stessa capacità. Il controllo del movimento e della forza è garantito da sensori di controllo nelle giunzioni e da un bus di comunicazione in tempo reale ad alta velocità che collega le giunzioni all’unità di controllo robot (RCU). Il design del connettore include un albero cavo per consentire il cablaggio interno.
Ospite permanente in orbita
Poiché la maggior parte dei servizi sarà fornita in futuro per i satelliti geostazionari, la resistenza alle radiazioni e la durata di CAESAR sono calcolate a quindici anni di funzionamento in orbita geostazionaria. L’intero robot è progettato per temperature comprese tra -20° centigradi e +60° centigradi. Si prevede di costruire questo sistema anche per altri programmi. A tal fine, deve essere possibile adattarlo a vari vettori, satelliti o veicoli spaziali. La produzione e la qualificazione del sistema deve essere efficiente e precisa per raggiungere il successo economico.
