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中创国际融资租赁全国统一客服电话
2025-02-23 09:23:31
中创国际融资租赁全国统一客服电话

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新年伊始,中国空间站航天技(ji)术试验(yan)领域成功完成了空间站管道检(jian)测机器人(ren)在轨试验(yan),验(yan)证了管道检(jian)测机器人(ren)的管道环境(jing)适(shi)应能力和变刚度(du)运(yun)动安全性,为未(wei)来配合空间站完成管道检(jian)测提供技(ji)术基(ji)础。此次在轨试验(yan)是如何开展的?机器人(ren)在开展管道检(jian)测时有哪些难点和挑(tiao)战(zhan),在设计上又有哪些巧思(si)?来一探究竟吧(ba)。

△航天员开展管道检(jian)测机器人(ren)在轨试验(yan)

管道检(jian)测机器人(ren)在轨试验(yan)如何开展?

航天员在轨搭建了包含不同直径的直管、弯管、锥管的模拟(ni)管道,在模拟(ni)管道内开展了机器人(ren)运(yun)动能力试验(yan)、收缩状态下管道机器人(ren)拉出试验(yan)和机器人(ren)状态微调(diao)后拉出试验(yan)。

试验(yan)过程中,机器人(ren)平稳可靠地通过多(duo)种直径的直管、弯管、锥管,验(yan)证了适(shi)应多(duo)种复(fu)杂管道的机器人(ren)自主(zhu)运(yun)动技(ji)术;机器人(ren)断电后可轻松地从复(fu)杂管道内拉出,验(yan)证了机器人(ren)被动柔(rou)顺(shun)机构的安全性。

△机器人(ren)运(yun)动能力试验(yan)

在轨开展试验(yan)过程中,地面人(ren)员通过地面支持(chi)岗软件同步观测机器人(ren)的位置(zhi)、电流、接触力等状态数据,实时监控机器人(ren)运(yun)动状态,协助(zhu)航天员完成在轨操作。同时,地面人(ren)员通过分析获取的相关数据,评估试验(yan)结果(guo),为后续试验(yan)提供依据。

本次管道检(jian)测机器人(ren)在轨试验(yan),是我国空间站开展的首个舱(cang)内特种作业机器人(ren)在轨试验(yan),验(yan)证了适(shi)应多(duo)种复(fu)杂管道的大变径比管道机器人(ren)设计和多(duo)级协调(diao)全身运(yun)动控制等关键技(ji)术,证明了机器人(ren)在空间站管道复(fu)杂环境(jing)下的自主(zhu)适(shi)应运(yun)动能力和安全性,为未(wei)来在空间站管道的实际应用积(ji)累了宝贵经验(yan)。

△航天员开展管道检(jian)测机器人(ren)在轨试验(yan)

管道检(jian)测机器人(ren)面临(lin)哪些挑(tiao)战(zhan)?

空间站管道结构复(fu)杂,管径跨度(du)大、突(tu)变、不连续,机器人(ren)适(shi)应空间站管道完成自主(zhu)运(yun)动是一大挑(tiao)战(zhan);

机器人(ren)在管道内运(yun)动,既要确保机器人(ren)与管壁接触力对管径变化的适(shi)应性,还要确保意外情(qing)况下不能卡滞(zhi)在管道中,因此管道机器人(ren)在管道中的运(yun)动安全性也是一大挑(tiao)战(zhan)。

△空间站管道检(jian)测机器人(ren)

管道检(jian)测机器人(ren)的仿生变刚度(du)设计

值得一提的是,管道机器人(ren)借鉴了棘皮动物(如海星(xing)、海胆、海参等)的管足器官(guan)“静止时收缩于(yu)体内,运(yun)动时向(xiang)外延伸”的运(yun)动机理,提出了“自主(zhu)伸张、受力收缩、无电变柔(rou)”的仿生变刚度(du)设计思(si)路,设计了主(zhu)被动结合的腿部剪叉伸缩机构。

△棘皮动物及其管足

管道机器人(ren)的被动机构使(shi)机器人(ren)腿部可根据管径快速调(diao)整长度(du),以适(shi)应管径变化;主(zhu)动机构实时控制机器人(ren)脚部与管壁的压力,保证机器人(ren)脚部与管壁可靠接触,使(shi)机器人(ren)具有足够前进动力。

既能适(shi)应复(fu)杂的空间站管道,又可以保证空间站管道的安全,解决(jue)了空间站管道复(fu)杂环境(jing)自主(zhu)适(shi)应和运(yun)动安全性的两大难题。

△腿部伸缩机构

机器人(ren)采用两头两尾前后对称的模块化结构,具有23个自由度(du),配备位置(zhi)、力等多(duo)种类型传感器。机器人(ren)的“智慧大脑”利用全身传感器信(xin)息计算管道机器人(ren)的姿(zi)态、位置(zhi),并给出运(yun)动策略(lue),在保障管道安全的前提下,调(diao)整全身各关节位置(zhi)、速度(du)、力的输出,使(shi)机器人(ren)平稳地在空间站管道内运(yun)动。

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