助航天員出艙“一臂之力” 機(jī)械臂大顯神通

　　【儀表網(wǎng) 儀表深度】導(dǎo)讀：7月4日，中國(guó)空間站核心艙機(jī)械臂托舉航天員劉伯明到位置圓滿完成出艙操作，抬升天和核心艙艙外全景相機(jī)的位置，并驗(yàn)證機(jī)械臂的大范圍轉(zhuǎn)移能力，完成了我國(guó)空間站工程建造任務(wù)的又一壯舉。
 

　　出艙活動(dòng)是航天員身著艙外航天服在航天器外進(jìn)行太空行走和作業(yè)的統(tǒng)稱。在空間站任務(wù)中，航天員將進(jìn)行多次出艙活動(dòng)，完成空間站的維修、維護(hù)及建造等任務(wù)。那么，你知道在哪些設(shè)備與產(chǎn)品的支持下，航天員才能順利完成出艙活動(dòng)嗎？讓小編帶大家來大開眼界吧！
 

　　宇宙“大力士”——機(jī)械臂
 

　　空間站核心艙機(jī)械臂由航天科技集團(tuán)五院抓總研制，它的展開長(zhǎng)度為10.2米，最多能承載25噸的重量，是空間站任務(wù)中的“大力士”，主要承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、航天員出艙活動(dòng)、艙外貨物搬運(yùn)、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護(hù)等八大類在軌任務(wù)。
 

　　作為可長(zhǎng)期在太空軌道運(yùn)行的機(jī)械臂，空間站核心艙機(jī)械臂肩部設(shè)置了3個(gè)關(guān)節(jié)、肘部設(shè)置了1個(gè)關(guān)節(jié)、腕部設(shè)置了3個(gè)關(guān)節(jié)，一共7個(gè)關(guān)節(jié)。據(jù)悉，為擴(kuò)大任務(wù)觸及范圍，機(jī)械臂還具備“爬行”功能。同時(shí)，肩部與腕部各安了一個(gè)末端執(zhí)行器。作為機(jī)器臂的觸手，末端執(zhí)行器可以對(duì)接艙體表面安裝的目標(biāo)適配器，機(jī)械臂通過末端執(zhí)行器與目標(biāo)適配器對(duì)接與分離，同時(shí)配合各關(guān)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在艙體上的爬行轉(zhuǎn)移。
 

　　空間站機(jī)械臂是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域之一。在抓總研制過程中，研制團(tuán)隊(duì)在關(guān)鍵技術(shù)、原材料選用、制造工藝、適應(yīng)空間站環(huán)境的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)等方面均作出了重大突破和創(chuàng)新，全部核心部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并形成多項(xiàng)國(guó)家空間機(jī)器人行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　機(jī)械臂的應(yīng)用領(lǐng)域
 

　　機(jī)械臂的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重的勞動(dòng)和簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)以及代替人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機(jī)械臂最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。如在汽車工廠中的點(diǎn)焊和噴漆、化學(xué)和制藥工廠中的包裝和填充、以及核電站等高危環(huán)境下的工作。
 

　　隨著機(jī)械臂技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴涂、搬運(yùn)、裝配等場(chǎng)合已經(jīng)開始大量使用機(jī)械臂。另外，在軍事、海洋探測(cè)、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚至服務(wù)娛樂行業(yè)，也都開始使用機(jī)械臂。
 

　　現(xiàn)在更是在餐飲領(lǐng)域得以應(yīng)用，做吃的機(jī)械臂包括專門參與備菜環(huán)節(jié)的機(jī)械臂，如改刀、攪拌等動(dòng)作，專門制作某類食品如壽司、面條、煎餅等，以及可以制作多種食品的機(jī)械臂。
 

　　未來幾年里機(jī)械臂的發(fā)展趨勢(shì)
 

　　機(jī)械臂能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械臂可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
 

　　機(jī)械臂在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于注塑輔機(jī)上自動(dòng)取出產(chǎn)品、機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。機(jī)械臂的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械臂。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。
 

　　近幾年來隨著自動(dòng)化工業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械臂也隨之壯大起來。在未來幾年里工業(yè)機(jī)械臂性能不斷提高，向高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修等方向發(fā)展。機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化，由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)械臂整機(jī)。
 

　　傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)械臂還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)械臂則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
 

　　機(jī)械臂市場(chǎng)前景開闊為工業(yè)的制造生產(chǎn)帶來變化的不僅僅是機(jī)械臂使用的現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)，而且隨之而來的現(xiàn)代化管理模式也大大改變了企業(yè)的生機(jī)、活力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)械臂的應(yīng)用對(duì)于企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，升級(jí)轉(zhuǎn)型，是一個(gè)良好的契機(jī)。