Содержание
- Взаимосвязанность как понятие
- Взаимосвязанность в дизайне лунохода моей команды
- Глядя на "Целого слона"
В настоящее время Райан учится на степень магистра системной инженерии в Университете Дрексел, участвуя в нескольких еженедельных дискуссиях.
Взаимосвязанность как понятие
Как студент, плохо знакомый с миром системной инженерии, вводные лекции дали мне несколько новых концепций, над которыми нужно подумать, но при этом повторить знакомые. Самой распространенной новой темой на сегодняшний день была взаимосвязь систем. Как инженер-механик, я познакомился с концепцией проектирования деталей для работы с другими деталями практически в любом сценарии. Мне это очень знакомо.
Системная инженерия строится на этой взаимосвязанности. Мало того, что части в системе работают вместе, но если одна из них подвергается определенному условию, это повлияет и на другие части. Это жизненно важно для крупных проектов и прекрасно увязывается с междисциплинарными аспектами системной инженерии. Если одна из этих частей изготовлена из неидеального материала, она может сломаться. Это, в свою очередь, влияет на другие части и, таким образом, ставит под угрозу целостность системы в целом.
Взаимосвязанность в дизайне лунохода моей команды
Системная инженерия - быстрорастущая область, особенно когда речь идет о аэрокосмических приложениях. Мне посчастливилось участвовать в соревнованиях НАСА в Дрекселе, в которых мы с моей командой разработали марсоход, который исследовал полюса Луны в поисках льда.
В этих местах температура будет невероятно низкой, и это повлияет на робота во многих отношениях. Работая над мобильностью, моими главными приоритетами были движение и навигация или то, как преодолевать или обходить препятствия и как определять, куда движется робот. Однако типичная конструкция робота здесь не сработает, поскольку из-за температуры большинство двигателей не может работать, а без надлежащей изоляции источник питания также истощится.
Это повлияло на нашу конструкцию с точки зрения материала колес, расположения двигателя и общей функции. Двигатели нельзя было размещать на каждом колесе, так как это потребовало бы большей изоляции на больших площадях, занимая драгоценное пространство и увеличивая вес. Для этого также потребовались бы провода, проложенные по всей длине транспортного средства, на которое также повлияли бы экстремальные температуры.
Имея это в виду, мы должны были спроектировать робота с задним приводом, с источником питания и двигателями, расположенными в задней части марсохода, и одной осью, которая будет управлять поворотом передних колес. Это минимизировало вес, площадь изоляции и количество необходимых двигателей. К сожалению, это произошло за счет увеличения мощности наших передних колес, но это было то, что мы приняли в нашем списке приоритетов. Это пример того, как свойства и конструкция повлияли на возможности марсохода.
Другой замечательный пример - лунная пыль, реголит. Реголит - это очень мелкая пыль, которая держит небольшой электрический заряд. Этот заряд притягивает его к металлу, и он может попасть везде внутри марсохода. Если бы он попал в суставы робота, это было бы катастрофой и могло бы предотвратить такие простые действия, как поворот.
Хотя мы спроектировали большую часть роботов из неметаллических материалов, чтобы предотвратить это, были определенные области, в которых мы не могли жертвовать прочностью ради неметаллических материалов. Чтобы противостоять этому, мы планировали включить что-то, что создавало бы слабое электрическое поле, отталкивающее мельчайшие частицы и сохраняющее безопасность остальной части марсохода. Это потребовало добавления дополнительного уровня защиты для бортовой электроники, но мы решили, что в целом это сработает лучше всего.
Глядя на "Целого слона"
Распространенной притчей, раскрывающей эту взаимосвязь, является история о людях и слоне. Притча звучит примерно так.
Группа слепых впервые встречает слона. Первый человек нащупывает его извилистый ствол и утверждает, что касается змеи. Второй касается крепкой ноги и утверждает, что это дерево. Третий чувствует свою твердую сторону и считает, что касается стены. Четвертый хватается за хвост и думает, что это ветка. Другой нащупывает бивень и считает, что это копье, а последний хватает слона за ухо и говорит остальным, что это веер.
Общий смысл истории заключается в том, что для того, чтобы увидеть систему в целом, нужно посмотреть на все ее компоненты и на то, как они сочетаются друг с другом. Когда дело доходит до освоения космоса, проекты требуют, чтобы инженеры смотрели на «слона целиком».
В статье «Увидеть« целого слона »- системное мышление при оценке» автор Срикантх Гопал утверждает, что в области оценки традиционно лидировали редукционистские взгляды. Пытаясь упростить сложные системы, от инженеров обычно требуется учитывать один небольшой фактор, чтобы сделать их максимально возможными. Однако иногда при этом игнорируется то, как части работают вместе, даже если они не связаны напрямую.
Для успешного марсохода даже такая простая вещь, как колеса, должна быть спроектирована с учетом почти всего остального на марсоходе, например, распределения веса, выдвижных частей, изоляции и т. Д. При этом даже необходимо учитывать внешние факторы, такие как рельеф местности и пройденное расстояние. То, как каждый компонент робота работает друг с другом (то есть как части взаимосвязаны), является решающим фактором между успехом и неудачей.
