Studenci PWr pracują nad „kosmicznym” chwytakiem

Program REXUS/BEXUS zakłada wyposażenie rakiety kosmicznej i gondoli balonu w aparatury badawcze przygotowane przez wybrane studenckie zespoły z całej Europy. W ten sposób ich członkowie dostają szansę na przeprowadzenie swoich eksperymentów na wysokości około 30 km (w przypadku balonu) i ponad 80 km nad ziemią (w przypadku rakiety).

Uniwersalny, ale czy działa w kosmosie?

W ramach projektu TRACZ (Testing Robotic Application For Cathing in Zero-G) studenci sprawdzą, czy możliwe jest wykorzystanie chwytaka typu jamming gripper w mikrograwitacji i próżni. Tego typu urządzenia składają się z membrany wypełnionej granulatem działającej na zasadzie manipulacji różnicą ciśnień. Napompowany balon dostosowuje swój kształt do przedmiotu, który ma być podniesiony, a po wyssaniu powietrza granulat twardnieje, membrana zacieśnia się na przedmiocie, dzięki temu można go przenieść.

– Ta technologia nie ma jeszcze polskiej nazwy. Chociaż jest stosunkowo młoda i cały czas się rozwija, to jest już stosowana w przemyśle. Charakteryzuje się bowiem dużo większą uniwersalnością niż tradycyjne chwytaki, bo dostosowuje się do kształtu przedmiotu. Nie ma więc problemu, żeby przenieść np. szkło czy jakieś elementy o bardzo skomplikowanej strukturze – mówi Aleksander Gorgolewski, student Wydziału Mechaniczno-Energetycznego PWr i członek zespołu projektowego „Space is More” działającego przy CWINT.

Pojawiły się już pomysły wykorzystania tego typu chwytaków w technologiach kosmicznych, są one bowiem mniej skomplikowane w budowie i obsłudze niż używane obecnie narzędzia. Dlatego nasi studenci postanowili sprawdzić, jak urządzenie funkcjonuje w momencie, gdy nie działa na nie siła ciążenia.

– Będziemy mogli zbadać np. jak w takiej sytuacji zachowa się granulat i czy chwyt będzie w ogóle wykonalny. W przyszłości tego typu chwytaki mogą znaleźć zastosowanie w różnego rodzaju autonomicznych i zdalnie sterowanych systemach – dodaje student.

Kawa dobra na wszystko

Prace na projektem rozpoczęły się w połowie 2017 r., a wybranie akurat takiej tematyki zasugerował studentom dr inż. Janusz Jakubiak z Wydziału Elektroniki. Obecnie pracuje nad nim 10 osób zrzeszonych w grupie „Space is More” oraz Kole Naukowym KoNaR Politechniki Wrocławskiej, w tym jedna z Uniwersytetu Wrocławskiego.

Teraz trwa ostatni etap fazy projektowej, a badacze przygotowują się do budowy prototypu. Według planów opracowywany przez nich element będzie się składał z prowadnicy, na której pionowo porusza się napędzanym silnikami elektrycznymi chwytak. Z kolei membrana będzie wypełniona granulatem – najprawdopodobniej kawą, która w tego typu konstrukcjach sprawdza się najlepiej, a sprężone powietrze do jej pompowania będzie pochodziło z zamontowanego niżej zbiornika. Dodatkowo zamontowany zostanie także zawór odsysający powietrze w próżnię.

Urządzenie będzie wykonane niemal w całości z aluminium, projekt zakłada także użycie specjalnych łączeń, które mają tłumić wibracje.

– Najważniejszym pomiarem, który zamierzamy wykonać, będzie siła trzymania próbki. Po złapaniu jej chwytakiem, zaczynamy ciągnąć w dół mierząc przy tym siłę. Próg wyznaczyliśmy na 50 Niutonów, jeśli ta wartość zostanie przekroczona, to przerwiemy eksperyment, żeby go nie uszkodzić – tłumaczył Gorgolewski.

Kolejni młodzi badacze spełniają marzenia

Zgłaszając się do projektu REXUX/BEXUS młodzi badacze inspirowali się ubiegłorocznymi sukcesami zespołu DREAM, którego „kosmiczna wiertarka” poleciała w kosmos w marcu 2017 r. Studenci i absolwenci Politechniki Wrocławskiej sprawdzali wówczas, jak wygląda proces wiercenia w warunkach mikrograwitacji.

Prototyp już w czerwcu

Teraz nasi studenci czekają na wizytę tzw. mentora, czyli przedstawiciela Europejskiej Agencji Kosmicznej, który w najbliższych miesiącach przyjedzie ocenić postęp prac i pomoże, w razie gdyby pojawiły się jakieś problemy. Następną ważną datą będzie 18 czerwca, kiedy to zaplanowano kolejne spotkanie z ekspertami.

– Do tego czasu dokumentacja od strony projektowej musi być zamknięta, a my zaczniemy składać eksperyment i go testować. Z kolei prawdopodobnie w sierpniu rozpoczną się testy w ośrodkach autoryzowanych przez ESA – dodaje student.

Eksperyment jest przeprowadzany w ramach szwedzko-niemieckiego programu Rexus/Bexus realizowanego w ramach dwustronnej umowy między niemiecką (DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) oraz szwedzką agencją kosmiczną (SNSB - Swedish National Space Board). Szwedzka część ładunku została udostępniona została udostępniona studentom również z innych europejskich krajów przez współpracę z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA). Wsparcie techniczne zapewniają eksperci z DLR, SSC (Swedish Space Corporation), ZARM (Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation) i ESA.

Realizację projektu umożliwia m.in. dofinansowanie Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach grantu „Najlepsi z najlepszych 2.0”.