Ruimtevaart: maxon in een baan 400 km boven de aarde

Het internationale ruimtestation (ISS) draait al meer dan 15 jaar in een baan om de aarde. Dit internationale onderzoeksstation wordt gezamenlijk gebruikt door de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, de Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos, de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en de ruimtevaartorganisaties van Canada (CSA) en Japan (JAXA).

Sinds de ingebruikname in november 2000 waren in totaal 295 astronauten aan boord. Ze hebben in het ruimtestation geleefd, hebben het station uitgebreid en werkten er aan uiteenlopende onderzoeksprojecten. Op initiatief van 63 landen zijn sinds 2001 meer dan 900 experimenten uitgevoerd. Deze omvatten onderzoek naar hoe planten zich in een omgeving gedragen waar geen zwaartekracht heerst, waarom mensen in de ruimte aan spier- en botverlies zijn blootgesteld, en hoe de cellen van het menselijk immuunsysteem op een gewichtloze omgeving reageren. Het is reeds bekend dat het immuunsysteem van de astronauten in de ruimte verzwakt. “In feite is het vergelijkbaar met het verzwakte immuunsysteem op oudere leeftijd”, verklaart Alexandra Deschwanden, hoofd van het Biotesc-team van de Hogeschool Luzern voor Toegepaste Wetenschappen en Kunsten. Begin januari 2015 stuurde het team twee onderzoeksprojecten naar het ISS. Het SpaceX Dragon-ruimtevoertuig vervoerde de vracht naar het ISS. Technische apparatuur, zoals diverse laboratoriumapparatuur, is essentieel voor de experimenten aan boord van het ISS. Ook robots die de taken van astronauten kunnen uitvoeren of hen kunnen assisteren, spelen een doorslaggevende rol.

Een experimentele robot met een uniek voortbewegingssysteem

Een dergelijke experimentele robot, genaamd “REX-J” (Robot Experiment on JEM), werd van 2012 tot 2013 gebruikt in Kibo, de Japanse module van het ISS. Hij werd ontwikkeld door het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Het doel van het experiment was de ontwikkeling van een nieuwe generatie robots (astrobots) die zich over het oppervlak van het ruimtestation en binnen het station konden verplaatsen. Hierbij verplaatsten ze ladingen of voerden ze inspecties uit.

Wat de robot uniek maakt, is zijn speciale voortbewegingssysteem, dat gebruik maakt van tethermechanismen om de robot te ondersteunen. De tethers haken vast aan de grijpstangen op het ISS die de astronauten gebruiken om zich aan de buitenkant van het station vast te maken tijdens essentiële werkzaamheden die daar moeten worden uitgevoerd. De mobiele robot is uitgerust met een uitschuifbare arm. Aan het einde van de arm bevindt zich een robothand die de tetherkabels aan maximaal drie verschillende verankeringspunten kan vastmaken. Hierdoor kan de robot als een spin over een oppervlak bewegen. De robot wordt met de afstandsbediening vanaf de grond bediend, zodat geen ondersteuning van de ISS-bemanning nodig is.

Vastgebonden door zijn kabels beweegt de REX-J zich als een spin over de buitenkant van het ISS, waarbij hij de grijpstangen gebruikt voor ondersteuning. Hij haakt zichzelf vast met zijn arm en beweegt langs kabels van verschillende lengte.

Krachtige aandrijfsystemen voor precisiebewegingen

De REX-J is uitgerust met verschillende aandrijfsystemen van maxon, net als de uitschuifbare robotarm. Het polsgewricht heeft twee vrijheidsgraden: verticaal en horizontaal. Het polsgewricht en de arm bevatten borstelloze motoren EC-max, planetaire overbrengingen en encoders.

De besturingselektronica voor de motoren bevindt zich in het uiteinde van de robotarm. Ook in het draaimechanisme van de robot en in de kabelspoel (oprolmechanisme) zijn nog eens extra aandrijfsystemen van maxon geïnstalleerd.

Alle experimenten met REX-J zijn met succes afgerond. JAXA zal het robotsysteem nu verder ontwikkelen, met de bedoeling dergelijke robots in de toekomst voor verschillende taken op het ruimtestation te gebruiken. Een van de taken is het controleren van ISS-apparatuur en het uitvoeren van visuele inspecties van het ruimtestation om eventuele schade aan de buitenste wand op te sporen. Een ander langetermijndoel is het bouwen van mobiele astrobots die grote structuren in de ruimte kunnen manipuleren.

Borstelloze EC-max – planetaire overbrengingen en encoders

Het polsgewricht van de robot bevat borstelloze motoren EC-max, planetaire overbrengingen en encoders. Ontdek de EC-max-producten in onze e-shop.