Моделирование входа в атмосферу, ауксетики, эргономика роботов. Студенческий тур в ...

Дата публикации: 17-10-2026 16:06:49

Моделирование входа в атмосферу, ауксетики, эргономика роботов. Студенческий тур в ИПМех РАН Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Как повысить эффективность и скорость роботов-манипуляторов, создавая для них более комфортные условия на производстве? За счет чего новые материалы с ячеистой структурой расширяются при растяжении и выдерживают большие нагрузки? Как узнать в лабораторных условиях на Земле, способны ли материалы выдерживать сверхэкстремальные нагрузки и температуру при спуске из космоса в атмосферу? Эти и другие задачи решают ученые Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН. О работе института в пятницу 16 октября рассказали студентам российских вузов во время студенческого тура, организованного порталом «Научная Россия». Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Институт проблем механики был организован в 1965 г. на базе Института механики АН СССР, работавшего с 1939 г. Перед ним были поставлены новые задачи, связанные с развитием космонавтики и авиации, транспорта, промышленности и добычи ресурсов. Институт и сегодня остается одним из крупнейших научных центров в области фундаментальной механики. Его актуальные исследования посвящены в том числе роботизации производств, взаимодействию материалов с плазмой и излучением, исследованию новых материалов и их свойств.
Уникальные материалы для медицины и новых конструкций
Важное направление исследований связано с ауксетиками — материалами с отрицательным коэффициентом Пуассона. В отличие от классических материалов при растяжении они не сжимаются, а, наоборот, расширяются в поперечном сечении. Другое их уникальное свойство связано с сопротивлением проникновению: при давлении на ауксетик материал стекается к точке давления, затрудняя таким образом проникновение. Об этом студентам рассказал руководитель лаборатории новых материалов и технологий ИПМех РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Сергеевич Лисовенко.
Благодаря особым свойствам эти материалы могут быть востребованными в медицине. Способность ауксетика «стекаться» к точке давления может стать хорошим решением для создания матрасов нового поколения — он будет меньше слеживаться, что особенно важно для лежачих больных. Другое перспективное направление — создание сосудистых стентов. Такие разработки ведутся, но технологию надо развивать и совершенствовать. Еще одна область применения ауксетиков связана с созданием защитных конструкций: они не подходят для пуленепробиваемой брони из-за мягкости материалов, но справляются с защитой от камней или осколков. Ауксетические свойства проявляются у искусственно созданных конструкций при формировании особой ячеистой структуры. Кроме того, ауксетики достаточно распространены в исходном виде материалов: этим потенциалом обладают около четверти таблицы Менделеева. Литий, натрий, железо, никель, золото и платина могут проявлять подобные свойства в особых условиях — на образце без дефектов и при верном направлении воздействия. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Моделирование спуска в атмосферу
В лаборатории взаимодействия плазмы и излучения с материалами студентам показали, как на Земле возможно моделировать условия, с которыми сталкиваются космические аппараты при спуске в атмосферу, — сверхвысокими температурами, скоростью и давлением. Такие исследования проводятся на высокочастотных индукционных плазмотронах — уникальных научных установках, созданные в 1980-х гг. Именно в этой лаборатории около 40 лет назад испытывали теплозащитные плитки «Бурана». Регулируя состав газа, поступающего в установку, и интенсивность подачи, можно воссоздать условия атмосферы других планет, например, Марса или Венеры.
«При входе космического аппарата с огромной скоростью в плотные слои атмосферы Земли или Марса грандиозная кинетическая энергия переходит в тепловую. Выделяется такое количество теплоты, что вокруг формируется слой плазмы. Она взаимодействует с поверхностью аппарата и нагревает его. Необходимо исследовать, как будет себя вести тепловая защита корабля с космонавтами или исследовательского зонда в условиях, максимально приближенных к реальному входу в атмосферу. Как это сделать? Во-первых, необходимо обеспечить давление, которое соответствует той высоте, где формируются экстремальные условия. Как правило, это 60–70 км», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории взаимодействия плазмы и излучения с материалами ИПМех РАН Алексей Владимирович Чаплыгин. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
В специальных барокамерах создается необходимое давление. Для создания плазмы, которая воздействует на поверхность аппарата, используется индукционный плазменный разряд: высокочастотный ток, подаваемый на индуктор вокруг канала, через который проходит газ, его возможно перевести в состояние плазмы и получить струю с температурой порядка 10000o С и направить ее на поверхность образца.
Студентам продемонстрировали работу одной их установок, воссоздав условия, соответствующие моменту входа в земную атмосферу.
Эргономика рабочего пространства роботов
Если человеку нужно перенести стул, ему в голову не придет взять его за ножки и нести на вытянутых руках — это неудобно. Когда нужно что-то написать, человек выбирает стол и стул определенной высоты, а также удобную ручку: параметры для наиболее эффективной работы человека давно сформулированы. Однако в отношении промышленных роботов-манипуляторов эргономика практически не развита. А определив наиболее эффективные зоны для тех или иных операций, возможно повысить их скорость и качество без существенных вложений.
О том, как эти задачи решают в лаборатории робототехники и мехатроники, студентам рассказал главный научный сотрудник лаборатории член-корреспондент РАН Иван Леонидович Ермолов: «Мы интуитивно понимаем, что раз у человека есть благоприятные конфигурации рук и ног для конкретной работы, значит, и у манипулятора тоже есть наиболее выгодные зоны. Мы можем исследовать рабочую зону манипулятора и дать рекомендации. При этом для различных технологических операций нужны различные предпочтения, как и у человека: несем груз — одна конфигурация, пишем что-то — другая, достаем что-то — третья. Так и в отношении роботов могут быть разные критерии: где-то важна жесткость, где-то скорость, где-то затраты энергии и т.д. Соответственно, мы исследуем рабочее пространство робота и выясняем, в каких конфигурациях он покажет максимальную скорость, в каких необходимую жесткость и т.д.». Так, проведя эксперимент, ученые определили необходимые конфигурации робота-манипулятора для сверления: при корректных условиях качество повышается вдвое. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Второе направление лаборатории, которое продемонстрировали студентам, — роботы вертикального перемещения для работы в экстремальных условиях. Такие аппараты, например, исследуют состояние кессонов — подводных оснований буровых платформ, установленных на шельфе. Кроме того, они очищают подводную часть судов от моллюсков и ракушек, которые неизбежно нарастают на днище, снижая скорость и увеличивая расход топлива. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/) https://scientificrussia.ru/articles/modelirovanie-vhoda-v-atmosferu-auksetiki-ergonomika-robotov-studenceskij-tur-v-ipmeh-ran

Схожие новости

#	Наименование новости	Тональность	Информативность	Дата публикации
1	23 проекта НИТУ МИСИС поддержаны грантами Российского научного фонда	0	14.42	21-07-2026
2	Хочешь поступить на бюджет и получить инженерную профессию, без которой ...	7	8	15-07-2026
3	Разработка в МГТУ имени Баумана посвящена 3D-печати усиленной непрерывным углеродным ...	0	5.98	06-08-2026
4	В Новосибирске разработали износостойкие материалы для космоса и медицины	0	0	07-07-2025
5	Инновации в области 3D-печати на грани революции! Разработка МГТУ имени ...	0	5	06-08-2026
6	Специалисты МГТУ имени Баумана работают над 3D-печатью с непрерывным углеродным ...	0	6.52	06-08-2026
7	Российские учёные обнаружили признаки сверхпроводящего состояния в структурах на основе ...	0	5.7	18-08-2026
8	Выявлены свойства графита, позволяющие усовершенствовать космические аппараты	0	0	23-07-2025
9	Российская наука растёт с университетской скамьи! 📚🧪 Проектные команды студентов ...	8	7	09-07-2026

Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 9. Тональность: 0. Информативность: 6.76. Источник: vk.com.