Description

Le télémanipulateur de la navette spatiale (SRMS) est un système de manipulation de charges utiles à six degrés de liberté. Le SRMS est composé des sous-systèmes suivants :

Articulations

L’articulation de l’épaule du télémanipulateur a une capacité de deux DDL, ce qui permet au bras d’effectuer des mouvements de tangage (de haut en bas) et de lacet (de gauche à droite). L’articulation du coude a un DDL, ce qui permet à la partie inférieure du bras de se déplacer de haut en bas. Celle du poignet a trois DDL, ce qui assure à ce dernier des capacités de tangage, de lacet et de roulis (mouvement de rotation). Le SRMS est encore plus articulé que le bras humain et peut effectuer des manoeuvres très complexes. Les moteurs des articulations sont munis de leurs propres systèmes de freinage et de contrôle de vitesse de mouvement. Chaque articulation est également équipée d’un encodeur qui sert à mesurer précisément l’angle d’ouverture des articulations. Ainsi, les articulations sont indépendantes les unes des autres et peuvent bouger à des vitesses différentes et dans des directions différentes.

Segments

Les segments relient les articulations de l’épaule, du coude et du poignet pour former la partie supérieure et inférieure du bras. Ceux-ci sont fabriqués de matériaux composites en graphite/époxy. Le segment supérieur mesure environ 5 m de longueur et 33 cm de diamètre. Il est formé de 16 couches de composite graphite/époxy (chaque couche étant d’une épaisseur de 0,013 cm) et pèse un peu moins de 23 kg. L’avant-bras mesure 5,8 m de longueur et 33 cm de diamètre. Il est constitué de 11 couches de composite graphite/époxy et pèse 22,7 kg. Chaque segment est protégé par un revêtement en Kevlar (le même matériel utilisé pour la fabrication des gilets pare-balles) afin de prévenir les dommages éventuels (bosses et égratignures).

Faisceau de câblage

À l’instar des segments du bras qui relient mécaniquement les articulations de l’épaule, du coude et du poignet, le faisceau de câblage joue un rôle similaire en reliant électriquement les éléments du télémanipulateur. Il fournit l’électricité à toutes les articulations et à l’effecteur (main robotique) et transmet également les données et l'information provenant de chacune d’entre elles. Le faisceau de câblage parcours le SRMS, traverse la soute de la navette et vient se terminer dans le poste de commande de la navette spatiale. C’est de là que les astronautes peuvent télécommander les mouvements du télémanipulateur.

Effecteur

Cette action s’accomplit en deux étapes. Tout d’abord, un mécanisme de l’effecteur referme trois câbles (comme un collet) autour d’une tige de préhension (tige protubérante) boulonnée à même la charge utile. Le mécanisme fait ensuite pénétrer la tige dans l’effecteur jusqu’à l’établissement d’un contact étroit. La tige de préhension absorbe alors une charge équivalente à près de 499 kg. Les forces déployées par l’effecteur permettent ainsi de manipuler une charge utile sans avoir à la détacher du reste du SRMS, dans les paramètres positionnels susmentionnés.

Télévisions en circuit fermé (CCTV)

Le SRMS est muni de deux CCTV, un sur l’articulation du coude et l’autre sur l’articulation du poignet. Les unités CCTV sont utilisées pour aider les astronautes à positionner le bras en vue de la capture, du déploiement ou de l’extraction des charges utiles.

Système de commande du SRMS

Les mouvements du SRMS sont commandés par l’ordinateur universel de la navette (GPC). Les contrôleurs manuels utilisés par les astronautes indiquent à l’ordinateur ce que doit faire le télémanipulateur. Des logiciels intégrés examinent les commandes entrées par les astronautes et effectuent des calculs visant à déterminer quelle articulation doit bouger, dans quelle direction, à quelle vitesse et dans quel angle. Tandis que l’ordinateur envoie des commandes à chaque articulation, il observe les réactions de celles-ci à toutes les 80 millisecondes. Toutes les modifications que l’astronaute apporte à la trajectoire initialement commandée sont réexaminées et recalculées par le GPC et des commandes mises à jour sont ensuite envoyées à chacune des articulations. Le système de commande du SRMS surveille l’état de fonctionnement de ce dernier à chaque 80 millisecondes et dans le cas d’une défaillance, le GPC enclenche immédiatement les freins de chaque articulation et avertit les astronautes de la panne. Le système de commande affiche également en permanence les angles d’ouverture des articulations ainsi que leur vitesse d’ouverture sur des écrans situés dans le poste de pilotage de la navette. Comme pour tout système de commande, le GPC peut être neutralisé et les articulations peuvent être commandées individuellement par l’astronaute installé au poste de pilotage.

Système de protection thermique

Le SRMS est entièrement recouvert d’un système de protection thermique constitué de couches multiples servant de contrôle thermique passif. Ce matériau consiste en une alternance de couches de Kapton formé (godized Kapton), de canevas de Dacron et de revêtement extérieur Bêta. Dans des conditions de froid extrême, des radiateurs électriques thermostatés (éléments de résistance) fixés aux éléments mécaniques et électroniques vitaux peuvent être activés afin de maintenir une température de fonctionnement stable.