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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8日1时16分(fen),经过约6.5小时的(de)出舱活(huo)动(dong),神(shen)舟十三号航(hang)天(tian)(tian)员乘(cheng)组(zu)密(mi)切协作,圆(yuan)(yuan)满(man)完成出舱活(huo)动(dong)全部既定任务,航(hang)天(tian)(tian)员翟志刚、航(hang)天(tian)(tian)员王亚平安全返回天(tian)(tian)和核(he)心舱,出舱活(huo)动(dong)取得圆(yuan)(yuan)满(man)成功。

      此次(ci)出舱(cang)活动中,由(you)航(hang)天科技集团五(wu)院抓总(zong)研制的空间(jian)站核心舱(cang)机(ji)械臂再次(ci)闪亮登场,托(tuo)举(ju)航(hang)天员到达指定位置开展出舱(cang)操作(zuo),顺利完成了(le)机(ji)械臂级联装置的安装工(gong)作(zuo),为后续实(shi)现擎天巨臂的组(zu)合打下扎(zha)实(shi)基础(chu)。

      空(kong)间(jian)站机(ji)械臂:我(wo)国航天(tian)事业发展的新领(ling)域之一

      空(kong)间(jian)站(zhan)机械(xie)(xie)臂是我国航天事业发展的新领域之一(yi),融合(he)了机、电、热、控制、光学等多个(ge)专业,这(zhei)也(ye)更加凸显了双臂组合(he)转(zhuan)接(jie)件的研制难度。随着我国空(kong)间(jian)站(zhan)建设顺利推进(jin),双臂组合(he)转(zhuan)接(jie)件将帮助(zhu)两个(ge)形态截然(ran)不(bu)同的机械(xie)(xie)臂完成转(zhuan)接(jie),保证(zheng)组合(he)机械(xie)(xie)臂具备(bei)承载(zai)更大(da)载(zai)荷进(jin)行大(da)范围转(zhuan)移(yi)的能力。

      航(hang)天(tian)科技集团(tuan)五院作(zuo)为空(kong)间站(zhan)机械臂(bei)的(de)抓(zhua)总研制单位,在关(guan)键技术、原材料选用、制造工艺、适(shi)应空(kong)间站(zhan)环境的(de)长寿命设计等方面(mian)做出突破和创新,不断向世界(jie)展示着中(zhong)国智慧(hui)和中(zhong)国力量。

      “大臂(bei)+小臂(bei)” 四(si)两拨千斤

      此(ci)次出舱活(huo)动(dong)的(de)“主角(jiao)”——机(ji)械臂(bei)级联装(zhuang)置由双臂(bei)组(zu)合(he)转(zhuan)接(jie)件和悬挂(gua)装(zhuang)置组(zu)成(cheng),是空间(jian)站(zhan)机(ji)械臂(bei)实现组(zu)合(he)动(dong)作的(de)关键(jian)装(zhuang)备,凝结着五院空间(jian)站(zhan)研制队伍的(de)智慧和汗水。其(qi)中(zhong),双臂(bei)组(zu)合(he)转(zhuan)接(jie)件更(geng)是被空间(jian)站(zhan)型(xing)号研制人员(yuan)形象地比喻为(wei)“宇宙级机(ji)械臂(bei)转(zhuan)接(jie)头(tou)”。

      航天科技(ji)集(ji)团五院空间(jian)站(zhan)机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)飞(fei)控负责(ze)人高升介(jie)绍,空间(jian)站(zhan)机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)由(you)核心舱机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)(大臂(bei)(bei)(bei))和“问(wen)天”实(shi)(shi)验舱机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)(小臂(bei)(bei)(bei))组成。按(an)照空间(jian)站(zhan)关(guan)(guan)键(jian)技(ji)术验证阶(jie)段(duan)的(de)(de)任务规划,实(shi)(shi)验舱机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)将随“问(wen)天”实(shi)(shi)验舱一起发射入轨(gui),并将在太空中与核心舱机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)完成“大小臂(bei)(bei)(bei)在轨(gui)组合(he)”的(de)(de)亮眼操作,而实(shi)(shi)现组合(he)的(de)(de)关(guan)(guan)键(jian)装(zhuang)置就(jiu)是双臂(bei)(bei)(bei)组合(he)转接件。由(you)于长(zhang)度为10米的(de)(de)核心舱机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)和长(zhang)度为5米的(de)(de)实(shi)(shi)验舱机(ji)(ji)(ji)械(xie)臂(bei)(bei)(bei)“体型”差异较大,因此端口设计也有较大差别。

      如何做好(hao)两(liang)(liang)个机(ji)械(xie)臂的对(dui)(dui)接(jie),完(wan)成适(shi)应性强、操作难度更(geng)大的任务,对(dui)(dui)研制团(tuan)队是一(yi)个巨大的创新(xin)难题。为此,五(wu)院研制团(tuan)队一(yi)次(ci)次(ci)开展方案论证,一(yi)轮轮进行(xing)设计(ji)优化,将小小的“宇宙级机(ji)械(xie)臂转接(jie)头(tou)”从创意变成了“四两(liang)(liang)拨(bo)千(qian)斤(jin)”的科(ke)技神器。它不(bu)仅有(you)助于(yu)完(wan)成两(liang)(liang)个机(ji)械(xie)臂的接(jie)口互连,更(geng)实(shi)现了两(liang)(liang)者间电(dian)气和信息(xi)的互通,在太空环境中安(an)全打通两(liang)(liang)个机(ji)械(xie)臂之间的“任督二脉”。

      未来空间站机械(xie)臂(bei)可达范围将拓展(zhan)为14.5米(mi)

      在安(an)装(zhuang)(zhuang)过程中,首先(xian)安(an)装(zhuang)(zhuang)在核心舱(cang)舱(cang)壁上的悬挂装(zhuang)(zhuang)置带有巧妙的抱爪结构,用于捕获和(he)存(cun)放双(shuang)臂(bei)组合转接(jie)件(jian),并(bing)为(wei)它(ta)提供(gong)供(gong)电保证(zheng)。完成悬挂装(zhuang)(zhuang)置安(an)装(zhuang)(zhuang)后,航天员轻(qing)推双(shuang)臂(bei)组合转接(jie)件(jian)进入卡口位置,悬挂装(zhuang)(zhuang)置在指令的遥控下,通过抱爪结构准确地将转接(jie)件(jian)抓住,并(bing)将其(qi)“拥入怀中”。

      双臂(bei)组合(he)(he)转接(jie)(jie)(jie)件(jian)和悬(xuan)挂装(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)的关(guan)系好比“刀剑”与(yu)“刀鞘”。航天科技集团(tuan)五院空(kong)间站机(ji)械臂(bei)悬(xuan)挂装(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)主(zhu)管设计师高翔(xiang)宇介绍,未来,当两个空(kong)间站机(ji)械臂(bei)开(kai)展对接(jie)(jie)(jie)工作时,核心舱(cang)机(ji)械臂(bei)(大(da)臂(bei))将主(zhu)动(dong)探向双臂(bei)组合(he)(he)转接(jie)(jie)(jie)件(jian),通过末端(duan)视(shi)觉相机(ji)识别靶标(biao),将其从悬(xuan)挂装(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)上精(jing)准取(qu)出,进(jin)而完(wan)成(cheng)与(yu)“问天”实验(yan)舱(cang)机(ji)械臂(bei)的组合(he)(he),形成(cheng)更长、更稳定的灵(ling)巧型空(kong)间机(ji)器人(ren)。

      届时,空间(jian)站(zhan)机械(xie)臂(bei)(bei)可(ke)达范围(wei)直(zhi)接(jie)拓展为14.5米,活(huo)动范围(wei)可(ke)直(zhi)接(jie)覆盖(gai)空间(jian)站(zhan)三个(ge)舱(cang)(cang)段,随时可(ke)实现对空间(jian)站(zhan)舱(cang)(cang)体表面的巡检。同时,机械(xie)臂(bei)(bei)在组(zu)合对接(jie)状态下完(wan)成在轨(gui)任务后,又要(yao)重新分(fen)为大小机械(xie)臂(bei)(bei)两个(ge)部(bu)分(fen),此时双(shuang)臂(bei)(bei)组(zu)合转(zhuan)接(jie)件自(zi)然是(shi)收“刀”入“鞘”,由核心舱(cang)(cang)机械(xie)臂(bei)(bei)主(zhu)动将(jiang)双(shuang)臂(bei)(bei)组(zu)合转(zhuan)接(jie)件重新放(fang)回悬挂(gua)装置(zhi)中。

      据悉,空间站机械臂后续将通过双臂组合转接件实现两个机械臂的组装(zhuang),进而完成高难度、更加多(duo)样化的任务目标。




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