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中國創(chuàng)新:會在空間站上“行走”的機械臂

   2021-11-08 中國新聞網(wǎng)5580
導讀

11月8日,中國航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙,神舟十三號航天員乘組第一次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動中,航天員順利完成機械臂級聯(lián)裝置安裝工作,為后續(xù)實現(xiàn)“擎天巨臂”組合打下基礎。接連兩臂

11月8日,中國航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙,神舟十三號航天員乘組第一次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動中,航天員順利完成機械臂級聯(lián)裝置安裝工作,為后續(xù)實現(xiàn)“擎天巨臂”組合打下基礎。


接連兩臂,完成“1+1=1”


機械臂級聯(lián)裝置由雙臂組合轉接件和懸掛裝置組成,是空間站機械臂實現(xiàn)組合動作的關鍵裝備。其中,雙臂組合轉接件更是被空間站型號研制人員形象地比喻為“宇宙級機械臂轉接頭”。






空間站機械臂由中國航天科技集團五院抓總研制,是中國航天事業(yè)發(fā)展的新領域之一,融合了機、電、熱、控制、光學等多個專業(yè),這也更加凸顯了雙臂組合轉接件的研制難度。隨著中國空間站建設順利推進,雙臂組合轉接件將幫助兩個形態(tài)截然不同的機械臂完成轉接,保證組合機械臂具備承載更大載荷進行大范圍轉移的能力。




據(jù)航天科技集團五院空間站機械臂飛控負責人高升介紹,空間站機械臂由核心艙機械臂(大臂)和“問天”實驗艙機械臂(小臂)組成。按照空間站關鍵技術驗證及建造階段的任務規(guī)劃,實驗艙機械臂將隨“問天”實驗艙一起發(fā)射入軌,并將在太空中與核心艙機械臂完成“大小臂在軌組合”的操作,而實現(xiàn)組合的關鍵裝置就是雙臂組合轉接件。由于長度為10米的核心艙機械臂和長度為5米的實驗艙機械臂“體型”差異較大,因此端口設計也有較大差別。




如何做好兩個機械臂的對接,實現(xiàn)“1+1=1”的效果,完成適應性強、操作難度更大的任務,對研制團隊來說是一個巨大的創(chuàng)新難題。


為此,航天科技集團五院的研制團隊一次次開展方案論證、進行設計優(yōu)化,將小小的“宇宙級機械臂轉接頭”從創(chuàng)意變成了“四兩撥千斤”的科技神器。它不僅有助于完成兩個機械臂的接口互連,更實現(xiàn)了兩者間電氣和信息互通,在惡劣的太空環(huán)境中安全打通兩個機械臂之間的“任督二脈”。




完成任務,收“刀”回“鞘”


在機械臂級聯(lián)裝置安裝過程中,首先安裝在核心艙艙壁上的懸掛裝置帶有巧妙的抱爪結構,用于捕獲和存放雙臂組合轉接件,并為它提供供電保證。完成懸掛裝置安裝后,航天員翟志剛輕推雙臂組合轉接件進入卡口位置,懸掛裝置在指令遙控下,通過抱爪結構準確地將轉接件抓住,并將其“擁入懷中”。




那么,雙臂組合轉接件和懸掛裝置到底是什么關系呢?據(jù)航天科技集團五院空間站機械臂懸掛裝置主管設計師高翔宇介紹,雙臂組合轉接件好比“刀劍”,懸掛裝置則好比“刀鞘”。未來,當兩個空間站機械臂開展對接工作時,核心艙機械臂(大臂)將主動探向雙臂組合轉接件,通過末端視覺相機識別靶標,將其從懸掛裝置上精準取出,進而完成與“問天”實驗艙機械臂的組合,形成更長、更穩(wěn)定的靈巧型空間機器人。




“屆時,空間站機械臂可達范圍直接拓展為14.5米,活動范圍可直接覆蓋空間站三個艙段,隨時實現(xiàn)對空間站艙體表面的巡檢。” 高翔宇說,同時,機械臂在組合對接狀態(tài)下完成在軌任務后,又要重新分為大小機械臂兩個部分,此時雙臂組合轉接件自然是收“刀”入“鞘”,由核心艙機械臂主動將雙臂組合轉接件重新放回懸掛裝置中。




“未來,在空間站完成三艙組合后,航天員出艙任務大部分將由組合臂的形式完成?!焙教炜萍技瘓F五院空間站機械臂雙臂組合轉接件主管設計師朱超說。


 
(文/小編)
 
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