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新年伊始，中国空间站航天技术试验(yan)领域成功完成了空间站管道(dao)检测机器(qi)人在轨试验(yan)，验(yan)证了管道(dao)检测机器(qi)人的管道(dao)环境适应能力和变刚度(du)运(yun)动安全性(xing)，为未来配合空间站完成管道(dao)检测提供(gong)技术基础(chu)。此次在轨试验(yan)是如何开展的？机器(qi)人在开展管道(dao)检测时有哪些(xie)难点和挑战，在设(she)计上又(you)有哪些(xie)巧思？来一探(tan)究竟吧。
△航天员开展管道(dao)检测机器(qi)人在轨试验(yan)
管道(dao)检测机器(qi)人在轨试验(yan)如何开展？
航天员在轨搭建了包含不同直径(jing)的直管、弯管、锥(zhui)管的模拟(ni)管道(dao)，在模拟(ni)管道(dao)内开展了机器(qi)人运(yun)动能力试验(yan)、收缩状态下管道(dao)机器(qi)人拉出试验(yan)和机器(qi)人状态微调后拉出试验(yan)。
试验(yan)过(guo)程中，机器(qi)人平稳可靠地通过(guo)多种直径(jing)的直管、弯管、锥(zhui)管，验(yan)证了适应多种复杂管道(dao)的机器(qi)人自(zi)主运(yun)动技术；机器(qi)人断电后可轻松(song)地从复杂管道(dao)内拉出，验(yan)证了机器(qi)人被动柔顺机构的安全性(xing)。
△机器(qi)人运(yun)动能力试验(yan)
在轨开展试验(yan)过(guo)程中，地面人员通过(guo)地面支持(chi)岗软(ruan)件同步观测机器(qi)人的位置、电流、接(jie)触力等状态数据，实时监(jian)控机器(qi)人运(yun)动状态，协助(zhu)航天员完成在轨操作。同时，地面人员通过(guo)分析(xi)获取的相关数据，评估试验(yan)结果，为后续试验(yan)提供(gong)依据。
本次管道(dao)检测机器(qi)人在轨试验(yan)，是我国空间站开展的首个舱内特(te)种作业机器(qi)人在轨试验(yan)，验(yan)证了适应多种复杂管道(dao)的大变径(jing)比(bi)管道(dao)机器(qi)人设(she)计和多级协调全身运(yun)动控制等关键技术，证明了机器(qi)人在空间站管道(dao)复杂环境下的自(zi)主适应运(yun)动能力和安全性(xing)，为未来在空间站管道(dao)的实际应用积(ji)累(lei)了宝(bao)贵经验(yan)。
△航天员开展管道(dao)检测机器(qi)人在轨试验(yan)
管道(dao)检测机器(qi)人面临(lin)哪些(xie)挑战？
空间站管道(dao)结构复杂，管径(jing)跨度(du)大、突变、不连续，机器(qi)人适应空间站管道(dao)完成自(zi)主运(yun)动是一大挑战；
机器(qi)人在管道(dao)内运(yun)动，既要确保(bao)机器(qi)人与管壁接(jie)触力对管径(jing)变化的适应性(xing)，还要确保(bao)意外(wai)情况下不能卡滞在管道(dao)中，因此管道(dao)机器(qi)人在管道(dao)中的运(yun)动安全性(xing)也是一大挑战。
△空间站管道(dao)检测机器(qi)人
管道(dao)检测机器(qi)人的仿生变刚度(du)设(she)计
值得(de)一提的是，管道(dao)机器(qi)人借(jie)鉴了棘皮(pi)动物(wu)（如海星、海胆、海参等）的管足器(qi)官“静止时收缩于体内，运(yun)动时向(xiang)外(wai)延伸”的运(yun)动机理，提出了“自(zi)主伸张、受力收缩、无电变柔”的仿生变刚度(du)设(she)计思路，设(she)计了主被动结合的腿部剪(jian)叉伸缩机构。
△棘皮(pi)动物(wu)及其管足
管道(dao)机器(qi)人的被动机构使机器(qi)人腿部可根据管径(jing)快速(su)调整长度(du)，以适应管径(jing)变化；主动机构实时控制机器(qi)人脚部与管壁的压力，保(bao)证机器(qi)人脚部与管壁可靠接(jie)触，使机器(qi)人具有足够(gou)前进动力。
既能适应复杂的空间站管道(dao)，又(you)可以保(bao)证空间站管道(dao)的安全，解决了空间站管道(dao)复杂环境自(zi)主适应和运(yun)动安全性(xing)的两大难题。
△腿部伸缩机构
机器(qi)人采用两头两尾前后对称的模块化结构，具有23个自(zi)由度(du)，配备位置、力等多种类型传感器(qi)。机器(qi)人的“智慧大脑”利(li)用全身传感器(qi)信息计算管道(dao)机器(qi)人的姿(zi)态、位置，并给出运(yun)动策(ce)略，在保(bao)障管道(dao)安全的前提下，调整全身各(ge)关节位置、速(su)度(du)、力的输出，使机器(qi)人平稳地在空间站管道(dao)内运(yun)动。