航空航天的机器人(航空航天机器人技术)

工业机器人的出现,实现了生产的自动化,提高生产效率,减少了工伤事故的发生。近年来,随着机电一体化设备的不断发展,工业机器人因具有一致性和可靠性好,精确度高等特点被广泛应用在机械、汽车、化工以及航空航天制造领域。

航空航天机器人能够帮助航天员在开扩的宇宙空间工作。这项工作与使用远程操纵系统和空间站相比在航天工艺技术方面迈出了新的一步。从机器人的概念来讲,它们能够帮助人在开扩的宇宙空间进行实际工作。它们可以和人一起工作,也可以代替人完成危险性很大的工作,扩大了人类的活动范围。

航空航天机器人的结构组成

1、机械结构

航空航天机器人没有脚,但它的躯干、手和头却像人类。手是仿照人类制成5个手指,戴有专用手套,但其运动幅度却比航天员大。在研制航空航天机器人时考虑到了航天员在国际空间站外表面的标准线路和允许活动范围以及舱室结构。控制器和机械手是采用机械工艺制造的。在机械臂的每个环节都装有电子元件,以便减少噪音和干扰。与其它的机器人系统有区别的是航空航天机器人有数据控制系统:所有返回信息都通向中心神经系统,并在那里进行数据处理。航天机器人的对称性类似生物的两面性(左,右),如一对传感器、一对受力元件及运动学余度。这就使得航空航天机器人具有训练的可能性,也可以在机械状态、电状态和程序上进行优化。

2、传感器和遥测

航空航天机器人的壳体里安装了大量不同的传感器:热传感器、声传感器、触觉传感器、应力传感器,以及测量返回瞬间的仪器,如在机械手里就安装了150多个传感器。机器人控制系统包括实时数据微处理器和电源控制器,实施观察的操纵员对机器人进行远距离控制。 [1]

3、构架

航空航天机器人的“骨架”是由高强度的铝合金连接而成。由于前臂和手掌几何形状的复杂性,先把它们做成形而后按指定误差进行机械加工。由于硬度限制,手部和手指要用不锈钢制成。航空航天机器人身体内部安有中心处理器、大的配电板,以及功率交换器、导线和接头。这些易碎的元件用硬的黑色护胸和碳纤维做成的网兜防护。

4、壳体

航空航天机器人的高强度镀金骨架上面用白色织物做成的航天服进行密封。该织物能减弱碰撞,也避免其它物质落入活动关节中。所有线路都布置在里面,以免弄乱。航空航天机器人外面的衣服像舱外活动的航天员穿的航天服一样,并且同样是柔韧的高强度耐火织物。 [1]

5、手部

航空航天机器人的手具有和所有工具一起工作的能力,并能到达指定点,如图1。其俯仰弯转角度超过了带密封手套的人手。手臂和手指的尺寸与人类相符,在遥控人员的控制下具有准确的模仿力。所有各组成部分都稳定地处于临界温度。

工作的每只手都有14个自由度。前臂直径为10cm,长接近20cm,里面分布有14个发动机、电导线、12个独立的安装图、2个自由度的肘部和5个手指的手(12个自由度)。手分为两组功能:手掌弯曲、无名指和小手指1组,而剩下的3个手指——食指、中指和大母指,每个手指有3个自由度,但有不同的操作。

目前,航空航天领域制造仍是劳动密集型,且它对产品的工艺和精度要求也较严格,生产能力也不足。为此,航空航天领域制造企业通过工业机器人来实现自动化生产,企业生产模式转型升级和装备先进制造能力提升具有重要意义。

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