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                  科技前沿

                  科普:“天和號”空間站機械臂有哪些技術亮點?

                  天和機械臂是天宮空間站外部主要活動設備,這條機械臂大約10米長、能夠抓取25噸重的航天器,可以將物體運送至空間站外部的任何位置。得益于靈活機動的裝備性能,天和機械臂肩負起了一系列艙外任務:艙外狀態監視...

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                  發布于 2021-07-10 閱讀:1101

                         天和機械臂是天宮空間站外部主要活動設備,這條機械臂大約10米長、能夠抓取25噸重的航天器,可以將物體運送至空間站外部的任何位置。得益于靈活機動的裝備性能,天和機械臂肩負起了一系列艙外任務:艙外狀態監視、轉位實驗艙、捕獲懸停飛行器、轉移貨運飛船載荷、輔助航天員出艙活動、輔助航天員轉移核心艙太陽翼、空間站艙表狀態檢查、與實驗艙機械臂級聯組合、監視來訪飛行器等。
                         在當前載人航天領域已經部署太空的空間機械臂產品中,天和機械臂的承載力、位置精度、姿態精度、最大線速度、最大角速度五大核心指標均對標國際一流產品,同時具有兩臂級聯組合的獨有特色功能。
                   
                  7個自由度配置,靈活性更高
                         我們知道,空間內的物體具有3個移動自由度和3個轉動自由度,那么6個自由度的機械臂(如SRU構型)應該可以到達其操作空間內的任意一點。然而,6自由度的手臂靈活性不足,當給定空間內一點的期望位姿后,通過運動學擬解求出來的機械臂的末端位姿是一個定值,沒有作軌跡優化、動力學優化的空間,也無法實現避障。所以,人的手臂是7個自由度(SRS構型),靈活性更高,可以完成更復雜的動作。天和機械臂就采用了類似人體手臂結構的SRS構型,即肩部3自由度(相當于球面副S)、肘部1自由度(相當于轉動副R)、腕部3自由度(相當于球面副S)配置方案,所不同的是關節之間的兩個連桿更長,以滿足大范圍作業的要求。

                  對稱設計賦予類似尺蠖的爬行能力
                         通常而言,操作用途的機器人其底座一般是固定的,末端執行器相對于底座完成各種動作,而天和機械臂雖然屬于操作機械臂,但由于它采用了對稱結構設計(肩部關節與腕部關節配置完全相同),其兩個末端的功能可以對換,也就是說既可以充當末端執行器也可以充當作固定端,從而使機械臂具備了移動機器人的特點,具有類似尺蠖的爬行運動功能??臻g站艙體表面設有多處&ldquo;目標適配器&rdquo;供機械臂對接,兩器對接后不僅可以形成剛性組合體,還可以實現供電連接、信息連接。

                  配備雙目定位相機,視野廣闊定位精準
                         天和機械臂有一套視覺監視系統(屬于Eye-in-Hand系統),在肩部、腕部、肘部各有1臺視覺相機;其中肩部與腕部視覺相機能對艙外狀態進行監視,并能對艙表狀態進行檢查。因此,天和號的機械臂具備多項強大的功能,能承擔著艙段轉位、懸停飛行器捕獲和輔助對接、艙外貨物搬運、航天員出艙活動、艙外狀態檢查以及空間環境試驗平臺照料等重要任務。
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                  他很懶,什么都沒有留下~