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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Gitai S1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Gitai S1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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