世界頂級(jí)機(jī)器人聚會(huì):我國(guó)兩大空間機(jī)械臂都來了 —— 文章正文2015-12-21

　  11月23日，2015世界機(jī)器人大會(huì)在北京開幕，在這個(gè)全球性機(jī)器人頂級(jí)盛會(huì)上，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院總體部抓總研制的大型空間機(jī)械臂和地外天體采樣機(jī)械臂集中展示了我國(guó)在空間智能機(jī)器人系統(tǒng)工程領(lǐng)域的最新成就。隨著這兩款機(jī)器人在宇航工程中的首次應(yīng)用，我國(guó)跨入空間智能機(jī)器人領(lǐng)域國(guó)際先進(jìn)行列。

　　大型空間機(jī)械臂

　　1空間機(jī)械臂是一種典型的空間機(jī)器人

　　2多指標(biāo)達(dá)到或超越當(dāng)前世界先進(jìn)水平

　　3有力推動(dòng)和支持宇航工程首次應(yīng)用（← 這是重點(diǎn)）

　　據(jù)五院總體部空間機(jī)械臂系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)高升介紹，空間機(jī)械臂是一種典型的空間機(jī)器人，它同大家熟悉的工業(yè)機(jī)械臂（機(jī)器人）一樣具有承載能力大、定位精度高等特點(diǎn)，但是由于空間環(huán)境特殊性，它具有更大的技術(shù)難度、更多的學(xué)科交叉和關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)，涉及機(jī)、電、熱、控等多個(gè)學(xué)科技術(shù)，是一個(gè)多學(xué)科集成化、一體化的系統(tǒng)。

通過與目前國(guó)際上應(yīng)用的典型空間機(jī)械臂設(shè)計(jì)指標(biāo)相比較，在質(zhì)量、負(fù)載能力、輸出力矩、剛度等指標(biāo)均達(dá)到或超越了當(dāng)前世界先進(jìn)水平。空間機(jī)械臂的研制將有力推動(dòng)和支持我國(guó)大型空間機(jī)器人系統(tǒng)在宇航工程在軌實(shí)際任務(wù)中的首次應(yīng)用。

　　空間機(jī)械臂長(zhǎng)達(dá)10余米，有7個(gè)關(guān)節(jié)。

　　1 空間機(jī)械臂的特點(diǎn)？

　?、?臂展超10米，具有自主爬行及擴(kuò)展能力，靈活性高，可達(dá)范圍廣，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)大范圍大負(fù)載操作以及局部精細(xì)化操作；

　?、?采用機(jī)、電、熱多技術(shù)高度集成的一體化關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了大負(fù)載自重比設(shè)計(jì)；

　?、?針對(duì)復(fù)雜的空間環(huán)境，突破了高速輕載與低速重載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)空間潤(rùn)滑和壽命驗(yàn)證方法；

　　④ 采用組合氣浮與懸吊零重力模擬等方法，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械臂的地面驗(yàn)證。

　　2 什么是自主爬行？

　　這是技術(shù)人員創(chuàng)造的一種有趣的“走路方式”——機(jī)械臂可頭尾互換，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂大范圍空間的靈活應(yīng)用，通過爬行達(dá)到每一個(gè)角落。

　　空間機(jī)械臂主管設(shè)計(jì)師王友漁說，這種技術(shù)可以大大降低空間機(jī)器人及其輔助系統(tǒng)的重量，最大程度地?cái)U(kuò)大了機(jī)械臂的活動(dòng)范圍。

　　3 幾百公斤 Vs 幾十噸

　　空間機(jī)械臂身強(qiáng)力壯，承載的范圍非常寬，鴻毛能拿，數(shù)十噸重的東西也易如反掌。但是，目前已投入應(yīng)用的機(jī)器人搬幾百公斤的東西已經(jīng)非常吃力。

　　你說，太空中沒重力，搬個(gè)幾十噸重的東西算什么？

　　No~No~No~在太空中搬東西可不能跟地面簡(jiǎn)單地進(jìn)行比較，因?yàn)殡m然太空沒重力，但速度快，慣性大。而且在太空中搬東西時(shí)，萬里之遙的機(jī)械臂全靠自己判斷進(jìn)行選擇，比如采取什么姿式，用多少勁很難拿捏等等，遠(yuǎn)比地面要復(fù)雜得多。

　　4 高速輕載與低速重載這組詞猜你也沒看懂

　　我們常?？吹胶芏鄼C(jī)器人在輕負(fù)載高速度工作時(shí)動(dòng)作還很連貫，可速度一旦低了，或者負(fù)載一旦重了，臂就很不好控制，“磕磕絆絆”地不協(xié)調(diào)。但是空間機(jī)械臂無論高速還是低速狀態(tài)下，無論負(fù)載重還是負(fù)載輕，它都能保持動(dòng)作連貫，協(xié)調(diào)輕盈，適應(yīng)空間在軌的不同任務(wù)。

　　5 幾個(gè)月、幾年 Vs 金身不壞

　　普通機(jī)器人的設(shè)計(jì)壽命大都在幾個(gè)月、幾年不同，但空間機(jī)械臂必須保證在太空中長(zhǎng)時(shí)間“金身不壞”。

　　對(duì)此，技術(shù)人員進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。首先，突破了大承載空間潤(rùn)滑技術(shù)，可以保證在大載荷條件下，機(jī)械臂可靠的工作；其次，嚴(yán)酷考核各零部件，例如專門對(duì)某關(guān)節(jié)齒輪進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一億多轉(zhuǎn)的壽命試驗(yàn)；另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊化，便于出現(xiàn)問題時(shí)快速更換和在軌維修，這在國(guó)內(nèi)空間領(lǐng)域還屬于首創(chuàng)。

　　地外天體采樣機(jī)械臂

　　1 世界范圍內(nèi)無一國(guó)可實(shí)現(xiàn)無人參與下的地外天體采樣返回任務(wù)

　　2 可攜帶挖掘工具，采樣范圍大能力強(qiáng)

　　3 有力推動(dòng)和支持宇航工程首次應(yīng)用（← 這是重點(diǎn)）

        在會(huì)展現(xiàn)場(chǎng)，采樣機(jī)械臂同樣引人關(guān)注，雖然體積小，但是能力強(qiáng)，可完成地外天體表面無人自主采樣全過程任務(wù)。五院總體部采樣機(jī)械臂主管設(shè)計(jì)師姜水清介紹，目前，世界上還沒有一個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)無人參與下的地外天體采樣返回任務(wù)，國(guó)外的火星著陸器機(jī)器人，在火星上將樣品采集和送到分析儀器所在位置上，供科學(xué)儀器進(jìn)行分析，而我們的采樣機(jī)械臂產(chǎn)品不僅能夠進(jìn)行樣品采集，還能完成容器轉(zhuǎn)移等一系列樣品采集任務(wù)。

　　此外，采樣機(jī)械臂采樣范圍大，整臂末端操作精度高，樣品獲取能力強(qiáng)，具有很強(qiáng)的著陸姿態(tài)適應(yīng)性，確保采樣的精度和范圍。

　　此外，采樣機(jī)械臂可利用攜帶的工具，通過鏟、挖等多種方式獲取地外天體表層樣品。

采樣機(jī)械臂的研制將有力推動(dòng)和支持我國(guó)空間機(jī)器人系統(tǒng)在地外天體表面采樣宇航工程任務(wù)中的首次應(yīng)用。

　　外骨骼機(jī)器人

          太空離我們那么遠(yuǎn)，再好的機(jī)械臂是不是與我們也沒有關(guān)系？

　　本次展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，五院空間機(jī)械臂系統(tǒng)研究所帶來的外骨骼機(jī)器人回答了這個(gè)問題。

　　技術(shù)人員在從事空間機(jī)器人技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，在以外骨骼機(jī)器人為代表的地面應(yīng)用機(jī)器人系統(tǒng)方面的技術(shù)開發(fā)也取得了重要成果。

　　不久前，由該研究所承擔(dān)研制開發(fā)的外骨骼智能康復(fù)機(jī)器人項(xiàng)目，已經(jīng)通過了北京市有關(guān)部門組織的年度科技創(chuàng)新基地培育與發(fā)展工程專項(xiàng)項(xiàng)目專家評(píng)審。它可以輔助上肢康復(fù)訓(xùn)練和服務(wù)肢體傷殘者，是醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的重要突破。

　　機(jī)器人+航天

　　空間機(jī)器人的研制是機(jī)器人領(lǐng)域和航天領(lǐng)域兩大產(chǎn)業(yè)的有機(jī)融合和跨系統(tǒng)創(chuàng)新，將對(duì)各相關(guān)領(lǐng)域和專業(yè)技術(shù)起到極強(qiáng)的牽引和推動(dòng)作用。

　　據(jù)中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院總體部空間機(jī)械臂系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)李大明介紹，早在2005年，總體部就聯(lián)合國(guó)內(nèi)機(jī)器人領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)單位，構(gòu)建了空間機(jī)器人領(lǐng)域的“國(guó)家隊(duì)”。經(jīng)過十年來的技術(shù)探索和自主創(chuàng)新，目前已突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可為我國(guó)空間機(jī)器人的系統(tǒng)研發(fā)、工程實(shí)施及空間應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支持和保障。來源：新浪科技