中國空間站機械臂智慧化已領先,僅有4國可以製造卻抬不起自身

目前全球只有4個國家可以獨立完成空間機械臂的建造

俄羅斯:簡單粗暴,直接上“魚杆兒”

加拿大:合夥造輪子,出完一代,出二代,依然不是全自動。

中 國:空間站機械臂一亮相,美國就開始以各種擔憂編造荒謬的理由開始向國會要錢。 《中國威脅論》必須給安排上了。

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中國空間站機械臂 模擬圖

日 本:做個不能移動的小型機械臂吧,也算完成任務了。

歐 洲:不算一個國家而是9個國家聯合制造的。已經延遲9年了,終於7月15日準備發射又被推遲了。何時能上天還是未知數。

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歐洲機械臂 原定於2013年發射升空 至今依然沒有發射

中國空間站機械臂到底為何“牛”?

中國空間機械臂

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全球機械臂大盤點

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中國機械臂 大小合一 模擬圖

這個大機械臂就具有7個自由度:相當於肩部三個自由度,腕部3個,肘部1個。3個自由度相當於3種移動方式,專業術語叫滾轉,偏航,俯仰。

白話文好理解就是翻滾,橫掃和上下拂動。以肩部為例,那就可以進行旋轉畫圈了,跟人類的胳膊的運動模式的靈活度相當,同時機械臂的肩部和腕部都具備這樣的能力。

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中國機械臂爬行移動 模擬圖

關於這個自由度,有一個很有意思的現象,就是大家都可以試一下哈。

我們的手在做扭動的動作的時候,是手腕在轉動,還是胳膊肘在轉動呢?

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比如我們拿鑰匙開門需要扭鑰匙,如果我們把小手臂固定不動,抓住。那麼你的手還能進行扭動的動作嗎?那這個扭動到底是手腕還是胳膊肘呢? 大家可以先試試思考一下, 可以打在公屏或留言區。

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手扭動的的動作

全世界的機械臂都抬不起自己的自身重量

機械臂自身重量為738公斤,卻能承載25噸重的物體,相當於一個重型大巴車。不過這隻能是在太空中才能辦的到,在地球上它連自己的738公斤都抬不來。其他國家的機械臂都是一個樣。

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國際空間站上俄羅斯艙段的機械臂-起重機

除了具有非常靈活的手臂外,分佈在機械臂兩端的末端執行器還具備敏銳的觸覺神經和視覺系統,同時也相當於手掌可以抓取飛行器,幫助艙位轉移 卸貨等等。同時這次出艙活動中最亮眼的就是可以對接航天員,協助其執行艙外任務,支援航天員大範圍轉移。

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航天員出艙轉移輔助

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末端執行器

這很多網友好奇能不能跑去把衛星抓走或者剪掉他的太陽帆板呢?那我們得先看這個末端執行器是怎麼抓取和進行爬行移動的。

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美劇《太空部隊》片段:中國機械臂剪掉美國衛星太陽翼

在所有的艙段上都有安裝多個目標介面卡,

就是機械臂末端執行器的介面, 目標介面卡上會有一個凸起的上面有一個小球的抓鉤裝置,同時還有三個斜槓,是提供額外的旋轉穩定性,末端執行器裡有一個旋轉環滑架,裡面有三條特殊材質的金屬線條。

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頂部球型抓鉤

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三根斜杆

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加拿大臂2號的目標介面卡 實物

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末端執行器機構

當末端執行器到達和接近目標介面卡時旋轉關閉這個金屬線條。形成的圈剛好能套住小球的抓鉤。然後末端執行器的外環觸碰到目標介面卡的低端。拉動鎖定球形抓鉤裝置鎖緊連線。你可以看到這3個斜槓是位於末端執行器中的3個凹槽。這是幫助在旋轉中進行穩定固定。

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鎖緊裝置

抓取鎖緊只是第一步,想要進行移動就需要電力和資料以及相關的所有資訊的介面轉換。那麼這4個裝置就是為了這樣的功能而出現的介面。 開啟之後裡面才是相關的電氣介面。末端執行器鎖定目標介面卡後會延伸出來電源和資料插座連線到這個介面上。

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目標介面卡上 4個電力資料介面

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末端執行器機構工作原理

那麼另一端的末端執行器就可以脫離了,想要爬行就可以去找到另外一個目標介面卡連線上,這樣的設計可以360度無死角地觸碰到空間站所有的地方。

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相比國際空間站上加拿大臂2號只能在美國艙段的部分位置進行爬行,因為目前沒有配備很多介面卡,所以基本上加拿大臂2號 固定在一個點工作的時間更多。畢竟他有17。6米,長度也讓他不需要太多移動。

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太空梭上安裝的加拿大臂1號

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國際空間站上加拿大臂2號被空間碎片撞擊

日本機械臂是固定在日本實驗艙,歐洲機械臂還沒有發射上天。

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國際空間站上最大的艙段:日本實驗室上配備了固定的機械臂

中國機械臂未來不會只有一大一小2個配置,因為未來肯定是會擴建的, 到時候的規模,配備4條機械臂或者其他更多功能的機械臂應該是有可能的。多人同時出艙的情況下也可以滿足需求。

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中國空間站一期 建成效果圖

中國空間站機械臂智慧化已領先,僅有4國可以製造卻抬不起自身

中國空間站二期 建成效果圖

那麼想要抓取衛星目前來看需要對方上面也有這樣的目標介面卡才行。 不過末端執行器是可以單獨拆下來替換的。 如果換上一個剪刀或者抓鉤又會如何呢? 哈哈哈。

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看來美國擔憂這個問題也不是沒有道理的哈。 畢竟這種機械臂也可以配備到其他的飛行器上面。

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