Le bras robotique SSRMS

Le bras robotique SSRMS (Space Station Remote Manipulator System), ou Canadarm2, est dérivé du bras RMS (Canadarm) qui équipait la navette spatiale américaine. C'est le premier élément du MSS à avoir été installé sur la station, lors du vol STS-100 d'avril 2001.

Il est utilisé pour déplacer de gros éléments, pour transporter des astronautes d'un point à un autre ou pour accoster les vaisseaux spatiaux HTV, Dragon ou Cygnus. Le Canadarm2 a une longueur totale de 17,6m, une masse de 1641kg et il consomme jusqu'à 2kW.

1. Généralités

Le Canadarm2 est constitué de deux mâts reliés entre eux par une articulation, le coude, qui ne possède qu'un seul degré de liberté. Les deux extrémités de cet ensemble sont appelées l'épaule et le poignet, elles ont trois degrés de liberté chacune.

Le bras possède donc un total de sept degrés de liberté. Chacun d'eux est autorisé par un mécanisme appelé EJOD (Electrical Joint One Degree).

Fig. 1 : Schéma du SSRMS.
Crédit : NASA.

Les deux extrémités du Canadarm2 sont équipées d'accroches appelées LEE. Grâce à elles, le bras peut se fixer sur n'importe quel point d'ancrage de la station, qu'il soit fixe ou mobile.

Le bras SSRMS est parfaitement symétrique. Il se pilote donc de la même façon selon qu'il soit ancré par la LEE-A ou la LEE-B. Il est équipé de quatre caméras vidéos qui permettent à l'opérateur d'avoir une vision précise de l'environnement du bras. Il est capable de déplacer des charges allant jusqu'à 116 tonnes.

2. Les embouts LEE

Les embouts LEE (Latch Ending Effector) permettent au Canadarm2 de saisir n'importe quel point d'ancrage de la station. Il y en a un à chaque extrémité du bras (LEE-A et LEE-B).

Le principe de fonctionnement, expliqué sur la figure 3, est simple. Le point d'ancrage est muni d'une petite tige. Quand le bras est positionné en vis-à-vis, un câble métallique se resserre autour de la tige, ce qui solidarise le bras et le point d'ancrage.

Fig. 2 : Schéma d'un LEE.
Crédit : NASA.

Le Canadarm2 a été lancé avec ses deux LEE, qui portaient les numéros 201 (LEE-B) et 202 (LEE-A). La plate-forme mobile MBS est elle aussi équipée d'un LEE (n°203). Un quatrième LEE (n°204) est stocké sur la plate-forme ELC1 comme pièce de rechange, et un cinquième (n°301) équipe l'embout Dextre.

Fig. 3 : Principe de fonctionnement d'un LEE.
Crédit : NASA.

Lors de la sortie du 5 octobre 2017, le LEE-A (n°202) a été échangé avec le LEE de la MBS (n°203), car il montrait des signes d'usure.

Fig. 4 : Essai au sol d'un LEE.
Crédit : MDA.

3. Les points d'ancrage

La Station Spatiale Internationale est équipée de plusieurs points d'ancrage, situés à des emplacements stratégiques, qui permettent au bras Canadarm2 de se positionner. De cette manière, le bras peut atteindre quasiment n'importe quel point du complexe orbital.

Il existe plusieurs types de points d'ancrage. Ils ont la même structure générale, mais ils n'offrent pas tous les mêmes capacités.

3.1. Les PDGF

Les points d'ancrage les plus courants sont les PDGF (Power and Data Grapple Fixture). Ils permettent de transférer de la puissance électrique, des signaux de données et des signaux vidéo par l'intermédiaire de plusieurs connecteurs.

Fig. 5 : Schéma d'un point d'ancrage PDGF.
Crédit : MDA.

Seuls les PDGF peuvent servir de base pour le bras Canadarm2. En effet, ce dernier a besoin d'être alimenté électriquement, et les PDGF sont capables de remplir cette fonction.

A l'inverse, si le Canadarm2 saisit une charge par l'intermédiaire d'un PDGF, il devient capable de l'alimenter électriquement, ce qui peut être utile pour certains systèmes sensibles dont le contrôle thermique est ininterruptible.

Fig. 6 : Un point d'ancrage PDGF chez MDA.
Crédit : MDA.

Fig. 7 : Le Canadarm2 fixé sur le PDGF du module Harmony, 7 janvier 2011.
Crédit : Roscosmos.

3.2. Les FRGF

Les points d'ancrage les plus simples sont les FRGF (Flight-Releasable Grapple Fixture), qui n'ont aucune connexion électrique, que ce soit pour la puissance ou pour les signaux. Ils permettent donc simplement au Canadarm2 de saisir un objet afin de le déplacer.

3.3. Les PVGF

Les PVGF (Power Video Grapple Fixture) sont utilisés quand l'opérateur du Canadarm2 a besoin de recevoir les données vidéo des caméras de la charge transportée. Ils sont en effet capables de transférer de la puissance électrique entre le bras et la charge, afin d'alimenter les caméras de cette dernière.

3.4. Les EFGF

Les EFGF (Electrical Flight Grapple Fixture) ont des capacités équivalentes aux PDGF, mais ils peuvent aussi être utilisés par le bras japonais JEMRMS.

Bibliographie

- WALKER, B., VANDERSLUIS, R., Design, Testing and Evaluation of Latching End Effector
- MSS Datasheet, MDA
- International Space Station Familiarization
- Réponse de Pete HARDING sur le forum de NasaSpaceFlight


Dernière mise à jour : 5 octobre 2017