世界顶级机器人聚会:我国两大空间机械臂都来了

　　11月23日，2015世界机器人大会在北京开幕，在这个全球性机器人顶级盛会上，由中国航天科技集团公司五院总体部抓总研制的大型空间机械臂和地外天体采样机械臂集中展示了我国在空间智能机器人系统工程领域的最新成就。随着这两款机器人在宇航工程中的首次应用，我国跨入空间智能机器人领域国际先进行列。

　　大型空间机械臂

　　? 空间机械臂是一种典型的空间机器人

　　? 多指标达到或超越当前世界先进水平

　　? 有力推动和支持宇航工程首次应用（← 这是重点）

　　据五院总体部空间机械臂系统研究所副所长高升介绍，空间机械臂是一种典型的空间机器人，它同大家熟悉的工业机械臂（机器人）一样具有承载能力大、定位精度高等特点，但是由于空间环境特殊性，它具有更大的技术难度、更多的学科交叉和关联环节，涉及机、电、热、控等多个学科技术，是一个多学科集成化、一体化的系统。

　　通过与目前国际上应用的典型空间机械臂设计指标相比较，在质量、负载能力、输出力矩、刚度等指标均达到或超越了当前世界先进水平。空间机械臂的研制将有力推动和支持我国大型空间机器人系统在宇航工程在轨实际任务中的首次应用。

　　1 空间机械臂的特点？

　　① 臂展超10米，具有自主爬行及扩展能力，灵活性高，可达范围广，能够同时实现大范围大负载操作以及局部精细化操作；

　　② 采用机、电、热多技术高度集成的一体化关节，实现了大负载自重比设计；

　　③ 针对复杂的空间环境，突破了高速轻载与低速重载传动机构空间润滑和寿命验证方法；

　　④ 采用组合气浮与悬吊零重力模拟等方法，实现大型机械臂的地面验证。

　　2 什么是自主爬行？

　　这是技术人员创造的一种有趣的“走路方式”——机械臂可头尾互换，实现机械臂大范围空间的灵活应用，通过爬行达到每一个角落。

　　空间机械臂主管设计师王友渔说，这种技术可以大大降低空间机器人及其辅助系统的重量，最大程度地扩大了机械臂的活动范围。

　　3 几百公斤 Vs 几十吨

　　空间机械臂身强力壮，承载的范围非常宽，鸿毛能拿，数十吨重的东西也易如反掌。但是，目前已投入应用的机器人搬几百公斤的东西已经非常吃力。

　　你说，太空中没重力，搬个几十吨重的东西算什么？

　　No~No~No~在太空中搬东西可不能跟地面简单地进行比较，因为虽然太空没重力，但速度快，惯性大。而且在太空中搬东西时，万里之遥的机械臂全靠自己判断进行选择，比如采取什么姿式，用多少劲很难拿捏等等，远比地面要复杂得多。

　　4 高速轻载与低速重载这组词猜你也没看懂

　　我们常常看到很多机器人在轻负载高速度工作时动作还很连贯，可速度一旦低了，或者负载一旦重了，臂就很不好控制，“磕磕绊绊”地不协调。但是空间机械臂无论高速还是低速状态下，无论负载重还是负载轻，它都能保持动作连贯，协调轻盈，适应空间在轨的不同任务。

　　5 几个月、几年 Vs 金身不坏

　　普通机器人的设计寿命大都在几个月、几年不同，但空间机械臂必须保证在太空中长时间“金身不坏”。

　　对此，技术人员进行了多项技术创新。首先，突破了大承载空间润滑技术，可以保证在大载荷条件下，机械臂可靠的工作；其次，严酷考核各零部件，例如专门对某关节齿轮进行了长达一亿多转的寿命试验；另外，系统设计模块化，便于出现问题时快速更换和在轨维修，这在国内空间领域还属于首创。

　　（↑ 注意，这里有个首创。）

　　地外天体采样机械臂

　　? 世界范围内无一国可实现无人参与下的地外天体采样返回任务

　　? 可携带挖掘工具，采样范围大能力强

　　? 有力推动和支持宇航工程首次应用（← 这是重点）

　　在会展现场，采样机械臂同样引人，虽然体积小，但是能力强，可完成地外天体表面无人自主采样全过程任务。五院总体部采样机械臂主管设计师姜水清介绍，目前，世界上还没有一个国家实现无人参与下的地外天体采样返回任务，国外的火星着陆器机器人，在火星上将样品采集和送到分析仪器所在位置上，供科学仪器进行分析，而我们的采样机械臂产品不仅能够进行样品采集，还能完成容器转移等一系列样品采集任务。

　　此外，采样机械臂采样范围大，整臂末端操作精度高，样品获取能力强，具有很强的着陆姿态适应性，确保采样的精度和范围。

　　此外，采样机械臂可利用携带的工具，通过铲、挖等多种方式获取地外天体表层样品。

　　采样机械臂的研制将有力推动和支持我国空间机器人系统在地外天体表面采样宇航工程任务中的首次应用。

　　外骨骼机器人

　　太空离我们那么远，再好的机械臂是不是与我们也没有关系？

　　本次展会现场，五院空间机械臂系统研究所带来的外骨骼机器人回答了这个问题。

　　技术人员在从事空间机器人技术研发的同时，在以外骨骼机器人为代表的地面应用机器人系统方面的技术开发也取得了重要成果。

　　不久前，由该研究所承担研制开发的外骨骼智能康复机器人项目，已经通过了北京市有关部门组织的年度科技创新基地培育与发展工程专项项目专家评审。它可以辅助上肢康复训练和服务肢体伤残者，是医疗机器人领域的重要突破。

　　机器人+航天

　　空间机器人的研制是机器人领域和航天领域两大产业的有机融合和跨系统创新，将对各相关领域和专业技术起到极强的牵引和推动作用。

　　据中国航天科技集团公司五院总体部空间机械臂系统研究所所长李大明介绍，早在2005年，总体部就联合国内机器人领域优势单位，构建了空间机器人领域的“国家队”。经过十年来的技术探索和自主创新，目前已突破多项关键技术，可为我国空间机器人的系统研发、工程实施及空间应用提供强有力的支持和保障。（宗轩）