Tartalom
- Az összekapcsolódás mint fogalom
- Összekapcsolhatóság a csapatom Moon Rover tervezésében
- A "teljes elefánt" megtekintése
Ryan jelenleg a Drexel Egyetemen tanít rendszermérnöki diplomáját, hetente több megbeszélésen vesz részt.
Az összekapcsolódás mint fogalom
A rendszertervezés világában új hallgatóként a bevezető előadások számos új koncepciót adtak nekem, amelyeken gondolkodnom kellett, miközben ismételgettem az ismerőseket. A leggyakoribb új téma messze a rendszerek összekapcsoltsága volt. Gépészmérnökként megismertem az alkatrészek tervezésének koncepcióját úgy, hogy más alkatrészekkel működjenek együtt, szinte bármilyen forgatókönyvben. Ez nagyon ismerős számomra.
A rendszertechnika erre az összekapcsolódásra épít. Nemcsak a rendszer részei működnek együtt, de ha az egyikük ki van téve bizonyos feltételeknek, akkor ez hatással lesz a többi darabra is. Ez létfontosságú a nagyobb projektek számára, és remekül kapcsolódik a rendszertervezés multidiszciplináris aspektusaihoz. Ha e részek egyike az ideálisnál kevésbé anyagból készül, akkor az elszakadhat. Ez viszont kihat a többi darabra, és így a rendszer integritása sérül.
Összekapcsolhatóság a csapatom Moon Rover tervezésében
A rendszertervezés gyorsan növekvő terület, különösen az űrhajózás területén. Volt szerencsém részt venni egy NASA versenyen Drexelben, amelyen csapatommal terveztünk egy olyan rovert, amely felfedezi a hold pólusait, hogy jeget keressen.
Ezeken a területeken a hőmérséklet hihetetlenül alacsony lenne, és ez sok szempontból hatással lenne a robotra. A mobilitás terén a legfontosabb prioritásaim a mozgás és a navigáció voltak, illetve az, hogyan lehet túljutni az akadályokon vagy azok körül, és hogyan lehet megmondani, hogy a robot merre tart. Egy tipikus robottervezés azonban itt nem működne, mivel a hőmérséklet megakadályozza a motorok többségének működését, megfelelő szigetelés nélkül az áramellátás is kimerülne.
Ez hatással volt a tervezésünkre a kerekek anyaga, a motor elhelyezése és az általános funkció szempontjából. A motorokat nem lehetett minden keréknél elhelyezni, mivel ez nagyobb szigetelést igényelne nagyobb területeken, értékes helyet foglalva el és súlyt növelve. Ehhez a jármű hosszában futó vezetékek is kellettek volna, amelyeket a szélsőséges hőmérséklet is befolyásolt volna.
Ezt szem előtt tartva, a robotot hátsókerék-meghajtásúnak kellett megtervezni, az áramellátás és a motorok a rover hátulján helyezkedtek el, és egyetlen tengely vezérelte az első kerekek fordulatát. Ez minimalizálta a súlyt, a szigetelési területünket és a szükséges motorok számát. Sajnos ez az első kerekeink áramának árával járt, de ezt elfogadtuk a prioritási listánkban. Ez egy példa arra, hogy a tulajdonságok és a kialakítás miként befolyásolták a rover képességeit.
Egy másik nagy példa a holdpor, regolit. A Regolith nagyon finom por, amely enyhe elektromos töltést tart fenn. Ez a töltés fémhez vonzza, és mindenhova eljuthat egy rover belsejében. Ha a robot ízületeibe kerülne, katasztrofális lenne, és megakadályozhatná az olyan alapvető cselekedeteket, mint a fordulás.
Míg a robot nagy részét nem fém anyagokból terveztük ennek megakadályozása érdekében, voltak olyan területek, ahol nem áldozhattunk erőt egy nem fém anyagért. Ennek ellensúlyozására azt terveztük, hogy belefoglalunk valamit, amely gyenge elektromos teret hoz létre a legkisebb részecskék visszaverésére és a rover többi részének biztonságban tartására. Ehhez további védelmi réteg szükséges a fedélzeti elektronikához, de úgy döntöttünk, hogy ez összességében a legjobban működik.
A "teljes elefánt" megtekintése
Az összefüggés részletezésére szolgáló közös példabeszéd a szamár férfiak és az elefánt története. A példázat valami ilyesmit mond.
Vak emberek csoportja először találkozik egy elefánttal. Az első ember érzi kanyargós csomagtartóját, és azt állítja, hogy megérint egy kígyót. A második egy erős lábhoz ér, és azt állítja, hogy ez egy fa. A harmadik érzi szilárd oldalát, és úgy véli, falhoz érnek. A negyedik megragadja a farkát, és azt gondolja, hogy ez egy ág. Egy másik érzi az agyarát, és azt hiszi, hogy ez egy lándzsa, míg az utolsó megragadja az elefánt fülét, és elmondja a többieknek, hogy rajongó.
A történet lényege, hogy a rendszer egészének megtekintéséhez meg kell nézni az összes elemét és azt, hogy hogyan illeszkednek egymáshoz. Különösen, ha űrkutatásról van szó, a projektek megkövetelik, hogy a mérnökök nézzék az "egész elefántot".
Srikanth Gopal, a szerző „A„ teljes elefántot látva - az értékelésben gondolkodó rendszerek ”című cikkében azt állítja, hogy az értékelési területet hagyományosan redukcionista nézet vezette. Az összetett rendszerek egyszerűsítése érdekében a mérnököknek általában egyetlen, kis tényezőt kell megvizsgálniuk, hogy a lehető legjobb legyen. Ez azonban néha figyelmen kívül hagyja a darabok együttmûködését, még akkor is, ha nincsenek közvetlenül rögzítve.
A sikeres roverhez még olyan egyszerű dolgokat is, mint a kerekeket, meg kell tervezni, figyelembe véve a rover szinte minden mást, például a súlyeloszlást, a meghosszabbított alkatrészeket, a szigetelést és egyebeket. Még olyan külső tényezőket is figyelembe kell vennie, mint a terep és a megtett távolság. Az, hogy a robot egyes alkatrészei hogyan működnek egymással (vagyis hogyan kapcsolódnak egymáshoz az alkatrészek), az a döntő tényező a siker és a kudarc között.
