北京时间年7月24日,“问天”实验舱由“长征五号B”遥三运载火箭自文昌发射场成功发射,入轨后采用快速交会对接模式于次日对接于“天和”核心舱前向端口。此行,“问天”携带了一个舱外机器人——小机械臂,上行时以压紧状态随舱发射。
8月1日,小机械臂完成了入轨以来的第一轮测试,包括爬行和舱外设备巡视。测试过程中开展了地面预编程指令的验证和空间站内部操作台指令的测试验证。作为空间站“明星”部件之一,什么是小机械臂?与大机械臂又有什么不同?
空间站小机械臂(以下或称小臂)其臂长近6米,有效操作空间约5米,最大负载3吨;采用7自由度对称构型,两端各有一个末端作用器;为了满足小臂爬行需求,“问天”舱外为小臂配备了4个目标适配器,分别为目标适配器I型a、b、c、d;小臂主要用于支持航天员出舱活动、舱外状态检查、舱外货物转移及安装、舱外维护维修、载荷照料、光学设施维护等6项应用任务。
年4月29日,大机械臂(以下或称大臂)随空间站“天和”核心舱上行,该机械臂全长10米,负载能力25吨、末端定位精度45毫米、设计寿命15年,可实现大范围、大负载操作以及局部精细化操作,负载自重比和操控精度等指标均已达到世界领先水平,而且全部核心部件实现国产化。
相较于大臂,小臂长度短了4米,最大负载小了22吨。而小也有小的优势,比起大臂,小臂的位置精度是它的5倍(约为9毫米),姿态精度是它的2倍,是一型更灵巧、更精准的机械臂。
大小机械臂各有多长,除了单独使用,大小臂还能通过级联装置联合形成组合臂,将大臂的长度长、负载大和小臂的灵巧、精准的优点结合起来,组合臂长度达到约16米,作业范围足以覆盖空间站三个主体舱段范围。
此次测试,空间站小臂从基座出发,依次爬行到小臂目标适配器I型c、d、a、b,最后再回到小臂目标适配器I型a。每爬行到一个适配器,均开展周边目标设备的巡视工作。测试结果表明,小臂在每个目标适配器上均可以顺利完成舱上设备的巡视任务,光、机、电、热性能良好。
什么是小机械臂?用更精简的语言描述,空间站小机械臂是一型移动灵巧、定位精准的多用途智能设备,是睡在“问天”舱外的机器人。
作者:大白高国
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