空間機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 。該機(jī)械臂可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程控制，也可以由宇航員手動(dòng)控制。圖 4 MSS 系統(tǒng)加拿大耗資10億美元研制的空間站移動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)(Mobile Servicing System, MSS)，如圖4所示。2001年4月，SSRMS將1噸多重的包裝箱傳送給“奮進(jìn)者”號(hào)航天飛機(jī)上的機(jī)械臂SRMS帶回地面，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂的空間握手。ROTEX系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有多種感知功能：在機(jī)械臂末端有剛性和柔性六維力／力矩傳感器各1個(gè)，同時(shí)還具有觸覺(jué)傳感器、9個(gè)激光測(cè)距傳感器和1對(duì)微型立體攝像機(jī)。當(dāng)時(shí)的背景是：一顆剛剛發(fā)射的衛(wèi)星TV SATI在進(jìn)入軌道后，其太陽(yáng)能電池板不能自動(dòng)打開(kāi)，而衛(wèi)星所在的軌道是載人航天無(wú)法到達(dá)的軌道。/s。自1993年，NASA開(kāi)展了空間遙機(jī)器人的大型研究計(jì)劃，該計(jì)劃將空間遙機(jī)器人分為3個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域：在軌裝配與維修；科學(xué)負(fù)載服務(wù)和星球表面探測(cè)。它的典型應(yīng)用背景是國(guó)際空間站的艙外作業(yè)，將航天服套在Robonaut的外面，其外形與人相似。(Free Flying Space Robot, FFSR)圖 8 自由飛行機(jī)器人自由飛行機(jī)器人（如圖8所示）是指飛行器上搭載機(jī)械臂的空間機(jī)器人系統(tǒng)，由機(jī)器人基座（衛(wèi)星）和機(jī)械臂組成，具有自由飛行和自由漂浮兩種工作狀態(tài)。DARPA為這些衛(wèi)星確定一種衛(wèi)星服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)機(jī)械臂由已成功開(kāi)發(fā)SRMS和SSRMS的加拿大MDA機(jī)器人公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)，長(zhǎng)3 m。ASTRO還驗(yàn)證了另外一種對(duì)接方法——采用機(jī)械臂進(jìn)行初始捕獲。如果不采用機(jī)械臂進(jìn)行初始對(duì)接，服務(wù)衛(wèi)星的推進(jìn)器必須點(diǎn)火以到達(dá)指定的對(duì)接位置，然而推進(jìn)劑產(chǎn)生的氣體可能污染客戶衛(wèi)星上的靈敏儀器。ETS—Ⅶ（如圖10所示）是第一個(gè)遙控式自由飛行空間機(jī)器人，已成功地進(jìn)行了多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了大時(shí)延條件下的地一空遙操作。ETS—Ⅶ的機(jī)械臂有6個(gè)自由度．長(zhǎng)約2 m．質(zhì)量約150 kg。為了克服大時(shí)延對(duì)遙操作性能的影響，在ETS—Ⅶ機(jī)器人實(shí)驗(yàn)中采用了多項(xiàng)技術(shù)解決大時(shí)延問(wèn)題。該系統(tǒng)的核心部件為一種特殊的交會(huì)對(duì)接機(jī)構(gòu)。但是在探針插入的過(guò)程中，有可能發(fā)生碰撞，致使衛(wèi)星遠(yuǎn)離抓取操作器。由于它與遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星的對(duì)接接口選擇了遠(yuǎn)地點(diǎn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的錐形噴口，因此它適用于目前所有的遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星。為了滿足探測(cè)任務(wù)要求，與其他用途額空間機(jī)器人相比，星球機(jī)器人具有更強(qiáng)的自主性，能夠在較少地面干預(yù)的情況下獨(dú)立完成任務(wù)。該機(jī)器入主要用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)性能。2003年，美國(guó)NASA發(fā)射了火星探測(cè)漫游者勇氣號(hào)(Mars Rover Spirit, MARS)，如圖所示。在火星車(chē)上裝有一個(gè)機(jī)械臂，稱為大，位系統(tǒng)(Instrument Positioning System, IPS)。日本空間局計(jì)劃向月球發(fā)射的無(wú)人探測(cè)器包括軌道器、著陸器和漫游者。國(guó)家高技術(shù)領(lǐng)域演示項(xiàng)目——“艙外自由移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)”EMR（如圖13所示），屬于一套能夠執(zhí)行行走與操作能力的艙外空間機(jī)器人系統(tǒng)，如圖13 所示。通過(guò)參考國(guó)外成熟的技術(shù)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展具有自己空間特色的機(jī)器人技術(shù)無(wú)疑將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。(4)基于觸覺(jué)和視覺(jué)傳感功能、具有臨場(chǎng)感的遠(yuǎn)程遙操作成為空間作業(yè)系統(tǒng)的基本功能(ROKVISS等)?？臻g機(jī)器人因可代替人類(lèi)宇航員完成一些列復(fù)雜、危險(xiǎn)的操作任務(wù)，在宇航探索和開(kāi)發(fā)的空中優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)奪中扮演了重要的角色。參考文獻(xiàn)(References)[1] 張文輝, 葉曉平, 季曉明, 等. 國(guó)內(nèi)外空間機(jī)器人技術(shù)發(fā)展綜述[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 航天學(xué)院, 20130409 .[2] 劉宏. 空間機(jī)器人及其遙操作[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 201291.[3] 陳勝軍. 我國(guó)空間機(jī)器人RSM 問(wèn)題的若干基本問(wèn)題探討[D]. 南京:東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程系, 2002 年9 月.[4] 劉方湖, 陳建平, 馬培蓀 等. 行星探測(cè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[D]. 上海:上海交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 2002 年5 月.[5] 梁斌, 杜曉東, 李成 等. 空間機(jī)器人非合作航天器在軌服務(wù)研究進(jìn)展[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間智能系統(tǒng)研究所, 2012年3月.[6] 李華忠, 梁永生, 洪炳熔. 空間機(jī)器人連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡控制建模和仿真研究[D]. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件工程系, 2008年9月.
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