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    成功出舱,空间站机械臂如何助航天员“一臂之力”?

    日期 2020-11-09   来源:新华网   作者:新华社记者胡喆  【 】   【打印】   【关闭

      11月(yue)8日1时(shi)16分(fen),经过约(yue)6.5小(xiao)时(shi)的出(chu)(chu)舱活(huo)动,神(shen)舟十(shi)三(san)号航天(tian)(tian)员乘组密切(qie)协作,圆满完成出(chu)(chu)舱活(huo)动全部既定任务,航天(tian)(tian)员翟(zhai)志(zhi)刚(gang)、航天(tian)(tian)员王(wang)亚平安全返回天(tian)(tian)和核心舱,出(chu)(chu)舱活(huo)动取得圆满成功(gong)。

      此(ci)次出(chu)舱活动中,由航(hang)天科技集团五院抓总研制的(de)空间站核心舱机(ji)械(xie)(xie)臂再次闪亮登场,托举航(hang)天员到达(da)指(zhi)定位置(zhi)开展出(chu)舱操(cao)作(zuo)(zuo),顺利完成了机(ji)械(xie)(xie)臂级(ji)联(lian)装置(zhi)的(de)安装工(gong)作(zuo)(zuo),为后续(xu)实现擎天巨臂的(de)组合(he)打下扎实基础。

      空(kong)间(jian)站(zhan)机械臂(bei):我国航天事业发展的新(xin)领域之一

      空间站机械(xie)臂是我国航(hang)天事业(ye)发(fa)展的(de)新领(ling)域之(zhi)一(yi),融合了(le)机、电、热(re)、控制、光(guang)学等多(duo)个(ge)专业(ye),这(zhei)也更(geng)加(jia)凸(tu)显了(le)双臂组合转接件的(de)研(yan)制难度。随(sui)着我国空间站建设顺利(li)推进,双臂组合转接件将(jiang)帮助两个(ge)形态截然不(bu)同的(de)机械(xie)臂完(wan)成转接,保证组合机械(xie)臂具备承载更(geng)大载荷进行大范围转移的(de)能力(li)。

      航(hang)天科(ke)技(ji)集团五院(yuan)作(zuo)为空间站(zhan)机械臂(bei)的抓总研(yan)制单位(wei),在关键(jian)技(ji)术、原材(cai)料选用、制造工艺、适(shi)应空间站(zhan)环境的长(zhang)寿命设计等方面做出突破(po)和创新,不(bu)断向世(shi)界(jie)展示着中国智慧和中国力(li)量(liang)。

      “大臂(bei)+小臂(bei)” 四两(liang)拨千斤

      此(ci)次出(chu)舱(cang)活动(dong)的(de)“主角”——机械臂(bei)级(ji)联装(zhuang)置由(you)双(shuang)臂(bei)组(zu)合(he)转(zhuan)接(jie)(jie)件(jian)和悬挂装(zhuang)置组(zu)成,是(shi)空(kong)间站机械臂(bei)实现组(zu)合(he)动(dong)作的(de)关键装(zhuang)备,凝结着五(wu)院空(kong)间站研制(zhi)队伍的(de)智慧和汗水。其中,双(shuang)臂(bei)组(zu)合(he)转(zhuan)接(jie)(jie)件(jian)更是(shi)被(bei)空(kong)间站型号研制(zhi)人员形象地(di)比喻为“宇宙级(ji)机械臂(bei)转(zhuan)接(jie)(jie)头”。

      航(hang)天(tian)科技(ji)集团五院(yuan)空间(jian)站(zhan)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)飞(fei)控负(fu)责人高升介绍,空间(jian)站(zhan)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)由核心舱(cang)(cang)(cang)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)(大(da)臂(bei)(bei))和“问天(tian)”实(shi)验舱(cang)(cang)(cang)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)(小臂(bei)(bei))组(zu)成。按照空间(jian)站(zhan)关键技(ji)术验证阶段的(de)(de)任(ren)务规划,实(shi)验舱(cang)(cang)(cang)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)将随“问天(tian)”实(shi)验舱(cang)(cang)(cang)一起发射(she)入轨,并将在太空中与核心舱(cang)(cang)(cang)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)完(wan)成“大(da)小臂(bei)(bei)在轨组(zu)合”的(de)(de)亮(liang)眼操(cao)作,而实(shi)现组(zu)合的(de)(de)关键装置就是(shi)双臂(bei)(bei)组(zu)合转(zhuan)接件(jian)。由于长(zhang)度为(wei)10米的(de)(de)核心舱(cang)(cang)(cang)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)和长(zhang)度为(wei)5米的(de)(de)实(shi)验舱(cang)(cang)(cang)机械(xie)(xie)(xie)臂(bei)(bei)“体(ti)型”差(cha)异较(jiao)(jiao)大(da),因(yin)此端口设计也有较(jiao)(jiao)大(da)差(cha)别。

      如何(he)做好两(liang)个(ge)机(ji)械臂的(de)对(dui)接(jie),完(wan)成适应性强(qiang)、操作难度更大的(de)任(ren)务,对(dui)研制(zhi)(zhi)团(tuan)队是一个(ge)巨大的(de)创新难题。为此,五院研制(zhi)(zhi)团(tuan)队一次次开展方案论证,一轮轮进行设计优(you)化,将(jiang)小(xiao)小(xiao)的(de)“宇宙级机(ji)械臂转接(jie)头”从创意变成了(le)“四两(liang)拨千斤”的(de)科技神(shen)器。它不仅有助于完(wan)成两(liang)个(ge)机(ji)械臂的(de)接(jie)口互连,更实现了(le)两(liang)者间(jian)电气和(he)信(xin)息的(de)互通,在太空环境(jing)中安(an)全打通两(liang)个(ge)机(ji)械臂之间(jian)的(de)“任(ren)督(du)二脉”。

      未来空(kong)间站机械臂(bei)可达范(fan)围(wei)将拓展(zhan)为(wei)14.5米

      在(zai)安(an)装(zhuang)过程中,首先安(an)装(zhuang)在(zai)核心舱(cang)(cang)舱(cang)(cang)壁上的悬挂装(zhuang)置(zhi)带有巧妙的抱爪(zhua)结构,用于捕获和(he)存放双臂组(zu)(zu)合(he)转(zhuan)接件,并为它提供供电保证。完成(cheng)悬挂装(zhuang)置(zhi)安(an)装(zhuang)后,航(hang)天员轻推双臂组(zu)(zu)合(he)转(zhuan)接件进入(ru)卡口位置(zhi),悬挂装(zhuang)置(zhi)在(zai)指(zhi)令的遥控下,通过抱爪(zhua)结构准确地将转(zhuan)接件抓住,并将其“拥入(ru)怀中”。

      双(shuang)(shuang)臂(bei)(bei)组合转(zhuan)接(jie)件(jian)和悬挂装置(zhi)的关系好比(bi)“刀剑(jian)”与“刀鞘”。航(hang)天(tian)科(ke)技集(ji)团五院空间站(zhan)机(ji)(ji)械(xie)(xie)臂(bei)(bei)悬挂装置(zhi)主管(guan)设(she)计师高翔(xiang)宇介绍,未来,当两(liang)个空间站(zhan)机(ji)(ji)械(xie)(xie)臂(bei)(bei)开展对接(jie)工作(zuo)时,核心舱机(ji)(ji)械(xie)(xie)臂(bei)(bei)(大臂(bei)(bei))将主动探向(xiang)双(shuang)(shuang)臂(bei)(bei)组合转(zhuan)接(jie)件(jian),通过末(mo)端视觉(jue)相机(ji)(ji)识别靶标,将其(qi)从悬挂装置(zhi)上(shang)精(jing)准取出,进而完成与“问天(tian)”实(shi)验舱机(ji)(ji)械(xie)(xie)臂(bei)(bei)的组合,形成更长(zhang)、更稳定的灵(ling)巧型空间机(ji)(ji)器人。

      届时(shi),空(kong)(kong)间(jian)站机械(xie)臂(bei)可(ke)(ke)达范围(wei)直接拓展为14.5米(mi),活动范围(wei)可(ke)(ke)直接覆盖空(kong)(kong)间(jian)站三个(ge)舱段,随时(shi)可(ke)(ke)实(shi)现对空(kong)(kong)间(jian)站舱体表面的巡检。同时(shi),机械(xie)臂(bei)在组合对接状态下完(wan)成在轨任务(wu)后,又要重新分为大(da)小机械(xie)臂(bei)两个(ge)部分,此时(shi)双臂(bei)组合转接件自然是收“刀”入“鞘(qiao)”,由核(he)心舱机械(xie)臂(bei)主动将双臂(bei)组合转接件重新放回悬挂装置(zhi)中(zhong)。

      据悉,空间站机(ji)械(xie)臂后续(xu)将通(tong)过双臂组(zu)合转接件实现两个机(ji)械(xie)臂的组(zu)装,进(jin)而完成高难(nan)度(du)、更加多样化的任务目标。




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