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中国版变形金刚?中国空间站机械臂到底有那些过人之处?

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近日有天文摄影师拍摄到了正在近地轨道运行的天和核心舱,照片中可以看到空间站主机械臂,它原本安装在核心舱小柱段对地球一面,而在照片中它已经转移到了大柱段外表面,这是为什么呢?

很简单呀,这说明机械臂已经“呆腻了”,还是活动一下身体吧。当然这是玩笑话,经查证,这是根据在轨关键技术验证安排,空间站机械臂在轨进行解锁展开及“爬行”测试任务。

  在飞控人员的密切监视和操控下,机械臂精准地实现了所有控制模式和预定动作,自基座位置缓缓展开,依次在天和核心舱上各目标适配器之间完成“爬行”切换,最后运动至常态构型存储。

 

 这个核心舱机械臂的设计灵感来自于蠕虫爬行,绝对是脑洞大开,用类似于木工常用的榫卯结构,就可以和空间站外侧预留的对接点(专业术语叫适配器)实现对接和分离,实现了舱体外爬行功能,这样就能在空间站各舱体外表面活动范围大大增加,别人没有,我们独此一份。因为目前在轨运行的国际空间站虽然有多个机械臂,但都是固定的。

去年美国上线了一部以美国太空军建设为主题的政治喜剧《太空部队》(Space Force)。在剧中的平行世界中,被安排成美国“假想敌”的中国航天技术无比强大,从用机械臂剪美国人的卫星电池板、虏获美国宇航猩猩,到在月球抢先设立大型基地,简直无所不能。

 那么,这个出现在美剧中、又被美军“忌惮”的巨型机械臂,到底牛在哪儿?

  它是我国目前智能程度最高、规模与技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统。中国载人航天工程总设计师周建平18日介绍,机械臂的作用在于空间站组装建造、维护维修、辅助航天员出舱活动等任务,“是中国空间站在轨建造能力水平的重要标志”。

  “天和”核心舱外有一对大型机械臂,为我国首个具有七个自由度的机械臂,从而在太空可以实现类似人类手臂的运动能力,工作时最长长度可达18米左右、直径约4米左右,可以在太空抓取物体,方便设备的对接、安装、变轨、分离等操作。

 

七个自由度意味着什么?

  这是对人类手臂的最真实还原。核心舱机械臂通过末端执行器与目标适配器之间的对接与分离,类似于木工常用的榫卯结构,可实现舱体爬行功能,以一种类似蠕虫的运动方式移动到空间站的许多部分,进而在更大范围触达空间站各舱体外表面。

  七个关节驱动组件及高精度位置传感器是实现机械臂运动、精确定位的执行机构,作为机械臂的核心部件,需具备小体积、大转矩输出,待机械臂运行到指定位置后,可实现定位锁定功能,从而使机械臂固定在相应位置,以及到位锁定后由末端执行驱动组件实现目标捕获及抓取的功能。

 从外行的角度来看,中国空间站上的这个机械臂,肯定应该至少已经超过了曾经用在美国航天飞机上的那支加拿大臂,估计应该与国际空间站上的那个加拿大臂二代的技术处于同一个水平吧。

  很显然,现在中国的这支空间站上的机械臂号称是7自由度,并可处理25吨货物。很明显要远远超过了第一代加拿大臂的技术水平。

  现在与中国这个机械臂可以比较的是国际空间站上的加拿大臂二代。但这个“二代”也是2001年就打上天去,已经用了20年的设备了,但从公布的技术数据来看,还是相当先进,比如处理货物可达116吨。

从介绍上来看,除了能够处理更重的货物外,其他的性能就并不算黑科技了,至少看公开资料介绍,是与中国机械臂处于一个技术层级。

  比如可以自我重定位、可如蠕虫一样的动作,点对点地移动到空间站许多部位。也就是说,加拿大臂二代也是一个机器人系统,这就和中国的这支机械臂的原理一模一样了。

从介绍上来看,除了能够处理更重的货物外,其他的性能就并不算黑科技了,至少看公开资料介绍,是与中国机械臂处于一个技术层级。

  比如可以自我重定位、可如蠕虫一样的动作,点对点地移动到空间站许多部位。也就是说,加拿大臂二代也是一个机器人系统,这就和中国的这支机械臂的原理一模一样了。

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