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Projet robotique •.•. Problématique: Concevez et décrivez dans ses grandes lignes le principe de commande d'un véhicule martien piloté depuis la terre.

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1 Projet robotique •.•. Problématique: Concevez et décrivez dans ses grandes lignes le principe de commande d'un véhicule martien piloté depuis la terre et destiné à se déplacer près de son lieu d'atterrissage pour prendre des images et collecter des échantillons

2 Fonctions principales •Etre débarquable de la fusée •Etre adapté à l'atmosphère de mars •Communication •Autonomie •Repérage dans l'espace •Déplacement et Energie •Collecte et analyse d'échantillons

3 Chiffres clés • Au départ, poids du vaisseau emportant le rover = 3400kg – Rover = 850kg – Étage de croisière = 600kg – Étage de descente= 829kg – Carburant= 390kg – Bouclier Thermique= 389kg – Enveloppe externe= 349kg

4 Parachute développé pour le Rover Mars Science Laboratory

5 Etapes de la descente •Durée de la descente: 6 minutes, en 4 étapes •Séparation de l'étage de croisière avant d'entrer dans l'atmosphère martienne •4,5min après l'entrée: •vitesse redescend à mach2, •Largage bouclier •1500m: •Largage du parachute •Allumage moteurs de l’étage de descente •Descente en douceur du rover une fois qu'il a presque touché le sol

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7 Etre adapté à l’environnement de Mars

8 Contraintes Parties du robot concernées Conséquence dans la conception Basses températures Tmoy = - 63°C Batteries, composants électroniques Isolation des composants Matériaux Choix de matériaux résistants aux basses températures Vents violents (200km/h)Profil du robotLimiter la prise au vent Poussières fines omniprésente (< 100 μm) Panneaux solaires Ajout système pour enlever la poussière Outils articulés Ajout système pour enlever la poussière Composants électroniquesIsolation totale Sol sableuxParties motrices Choix dans le mode de déplacement

9 Communications entre la Terre et Mars •Moyen de télécommunication: onde radio •Bandes passantes utilisées: -- S: 2,2 GHz -- X: 8,4 GHz -- K: 32 GHz •Réseau d’antennes utilisé: DSN de la Nasa •Temps de communication: - min 3min7s – max 20min57s

10 Mars – Robot: -Antennes UHF, gain faible, moyen, élevé -Débit en down(vers la Terre): 3,5Kbits/sec -8,5Mo/jour à satellite - durée de com. Avec la Terre: max. 3h Mars – Robot: -Antennes UHF, gain faible, moyen, élevé -Débit en down(vers la Terre): 3,5Kbits/sec -8,5Mo/jour à satellite - durée de com. Avec la Terre: max. 3h Satellites autour de Mars -Antenne HGA et LGA -Débit en down (vers la Terre): Environ 128Kbits/sec - Durée de com. Avec la Terre: environ 16h. Satellites autour de Mars -Antenne HGA et LGA -Débit en down (vers la Terre): Environ 128Kbits/sec - Durée de com. Avec la Terre: environ 16h. Terre: -Antennes DSN tous les 120°. -Diamètre: environ 13m Terre: -Antennes DSN tous les 120°. -Diamètre: environ 13m Communications entre la Terre et Mars -Niveau de bruit acceptable: -215 dBW/Hz vers 10GHz. -Bandes passantes utilisées: S,X,K à 2.2,8.4 et 32 GHz.

11 Autonomie • Pas de temps réel : Temps de latence pour transmettre un signal entre la Terre et Mars  Robot autonome (sauf en cas de problèmes insurmontables)

12 Repérage dans l’espace Caméras choisies pour leurs performances en termes de: •Distance •Couleurs •Resolution •Angle de vue

13 Coment se repérer? Positions et angles des caméras du Rover

14 Prendre des photos une paire de caméras panoramiques (PanCam) de haute résolution, fixées au sommet du mat vertical porteur d’instruments. Capteur CDD de 1024 pixels sur 1024 pixels. Ce dispositif permet de faire des images en relief, et de repérer les roches et les sols intéressants pour une analyse ultérieure par les autres appareils de mesure. une caméra microscope (Microscopic Imager), placée sur le bras robotisé, permettant d’obtenir des gros plans d’une résolution de 20 à 40 micromètres par pixel. Pour la mise au point, la distance entre le microscope et la surface photographiée est mesurée à l’aide d’une petite tige métallique.

15 Déplacement sur mars Contraintes: • Energie • Cartographie des déplacements effectués • Pourquoi des roues? – Terrain sableux, morphologie du terrain – Meilleur possibilité de s'adapter aux dénivelés – Chenilles – Hovercraft

16 Déplacement sur Mars  6 roues possédant chacune un moteur  Évite la paralysie du robot en cas de panne d'un moteur  Permet au robot d'être plus précis dans ses déplacements  Taille 26 cm  Taille max. obstacle 20 cm

17 Déplacement sur Mars  Déplacement théorique du rover: 90m/h en navigation automatique  Déplacement réel du rover: 30m/h avec collecte des échantillons

18 Batteries Lithium-Ion Alternative : Plutonium Critères de choix: •Poids • Capacité de charge • Capacité à resister • Fiabilité • S’adapter à la température

19 Panneaux solaires •Rechargent les batteries pendant la journée: • Watts par jour Martien pendant 4 heures. • - inclinable en fonction du Soleil.

20 Bras robotisé • Le bras Robotisé est un manipulateur avec 5 DL, de longueur 1,9m • Espace de travail: cylindre de 80cm de diamètre et 100cm de haut • 5DL permis par les actuateurs – Joint d'épaule tournant – Joint d'épaule translatant – Joint de coude – Joint de poignet – Joint de tourelle

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22 Bras Robotisé •Tourelle en bout de bras, 5 devices montés •Deux instruments (MAHLI et APXS) •Powder Acquisition Drill System •Dust Removal Tool •Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis (CHIMRA)

23 Moyens d'analyse: caméras  Mahli (Mars Hand Lens Imager) caractérise la composition et la microstructure des roches, du sol, du givre et de la glace  MastCam (Mast Camera) étudie l’absorption de la lumière par le sol martien  Les données sont écrites sur un support flash permanent, transmission effectuée ensuite

24 Moyens d’analyse: géologie  APXS (Alpha Particle X-ray Spectrometer) mesure l’abondance des éléments chimiques lourds dans les roches et le sol • CheMin (Chemistry & Mineralogy ) détecte la présence de minéraux formés en présence de l’eau

25 Moyens d’analyse: chimie • Sam (Sample Analysis at Mars) détecte des composés organiques et étudie leur chimie • Composé de 3 instruments: un spectromètre de masse, un chromatographe à gaz et un spectromètre laser, supportés par 2 labos d'analyse embarqués

26 Moyens d’analyse à distance  Mardi (Mars Descent Imager) cartographie l’environnement local du rover  Rems (Rover Environmental Monitoring Station): station météorologique (pression atmosphérique, humidité, UV, vitesse du vent, température du sol et de l’air)  ChemCam analyse à distance la nature, la composition et l’état d'altération des roches

27 Moyen d’analyse: radiations • Rad (Radiation Assessement Detector) caractérise de nombreux types de radiations en vue de l’exploration humaine • Utilisé pendant toute la mission, y compris la phase d'atterrisage: important pour quantifier la viabilité d'une mission d'habitation • Dan (Dynamic Albedo of Neutrons) détecte les neutrons liés à l’hydrogène de l’eau sous la surface

28 Comportement du rover Analyse à distance de roches Roches intéressantes trouvées Chemin => roches Analyse Résultat, archivage, transmission


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