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日本航天完成黑科技测试,除了太空机械臂,它还有太空机械手?

  说到太空机械臂,大家立刻就会想到咱们天和核心舱的大臂,以及国际空间站的加拿大臂2,还有前不久随俄罗斯科学号实验舱上天的欧洲机械臂ERA。明年我国问天号实验舱还会带上去一个小臂,这些都是七自由度太空机械臂,除了加拿大臂2是沿着桁架直线移动之外,其他的都可以爬行。
  我国的太空机械臂
  国际空间站上的加拿大臂2
  科学号实验舱外的欧洲机械臂
  可能还有人知道国际空间站日本希望号实验舱外也有一个固定式机械臂,它与美国航天飞机上安装的固定式加拿大臂比较类似。另外,俄罗斯黎明号对接舱外,乃至当年的和平号空间站上,都装有伸缩式太空吊车。
  日本固定式机械臂
  美国航天飞机上的第一代加拿大臂
  可是,前面说到的这些,仅是太空机械臂中的一个分类,其实在这个庞大的家族中,还有一种小型太空机械臂,更接近于人手的灵活程度,所以叫太空机械手,比如日本太空初创企业Gitai刚刚在国际空间站完成功能演示的S1机械手。
  刚刚进行测试的日本GitaiS1机械手
  换个角度看下
  与抓捕飞船进行对接、辅助宇航员进行太空行走的大型舱外机械臂不同,太空机械手主要干维修空间站的工作,比如日本GitaiS1机械手在这次演示中,测试了操作电缆和开关,组装结构和面板两项功能,都是十分精细的操作,据说它的灵活程度还只开到了7级,最高为9级。
  可以自己操作开关
  可以自己拔插电缆
  而日本机械手目前的功能演示,只是在国际空间站的一个商业充气舱内进行的,下一步将在舱外进行测试,其目标是部分取代宇航员的工作,减少太空行走舱外作业,未来甚至准备为月球、火星基地提供服务。另外,目前测试的S1还只是一个单机械手,Gitai的最终形态是一个拥有四个手臂的太空机器人,不管是否适用,反正日本是跟人形机器人杠上了,就算点错了科技树也在所不惜。
  红圈内才是它的终极形态
  日本总喜欢搞人形机器人,可能是条歧途
  值得一提的是,我国早在2016年到2019年的天宫二号空间实验室阶段,就在轨测试了类似的太空机械手,它与现在的天和核心舱外的太空机械臂完全不同,真的是模拟人的手臂,有3个关节系统,甚至还有5根手指。当然,如果需要,也可以换成其他的末端执行器。
  我国的太空机械手
  在天宫二号里测试
  五根手指栩栩如生
  不过,中日都并非最早搞太空机械手的,在国际空间站舱外,自2008年3月开始,就有一个专用灵巧机械手Dextre,又叫加拿大手,它与加拿大臂2配合使用,就像手指和手臂一样,能够进行毫米级的操作,比如拧螺丝,剥电线。但Dextre唯一的问题是太大了,只能在舱外使用,而且必须与加拿大臂2合体,才能发挥作用。
  红圈内是灵巧机械手,蓝圈内是加拿大机械臂2
  机械臂和机械手组合起来是这样的,能拧螺丝
  而我国正在研制的太空蜘蛛,可以看作是一种更为灵活的Dextre,它既可以跟机械臂合作,从货运飞船中吊取零配件,又可以单独活动,像蜘蛛一样爬到航天器上进行在轨组装,精度达到0。015毫米,据说它将应用在我国韦伯PLUS空间望远镜上。
  我国太空蜘蛛,红圈内为单独行动的,蓝圈内为组合使用的
  前面提到的所有这一切,都只是为了一个目标,即打造无人化的空间站和外星基地。虽然现在的近地轨道空间站,一直有人长期驻守,但是未来的月球轨道空间站、月面基地、火星轨道空间站、火星基地、甚至拉格朗日点空间站,由于距离过于遥远,大部分时间都处于无人值守状态,就要求各种大小机械臂、机械手、机器人能够自行完成维护和保养工作,具备高度的自动化、智能化,所以这是人类走向星辰大海一项必不可少的技术。
  月球门户空间站的加拿大臂3
  国际空间站上还有很多智能化无人设备

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