研究人員創(chuàng)造了一種尖端的行走機器人，它可能會徹底改變大型太空建筑項目的搭建方式。他們測試了該機器人在空間組裝25米大孔徑太空望遠鏡的可行性，研究結(jié)果最近發(fā)表在《機器人學(xué)和人工智能前沿》雜志上。此外，該機器人的縮減版已顯示出在地球上大規(guī)模建筑應(yīng)用的潛力。
大規(guī)模結(jié)構(gòu)的維護和保養(yǎng)在太空中尤為重要，因為那里的環(huán)境很惡劣，地球上生產(chǎn)的設(shè)備到了太空中壽命也很有限。機器人技術(shù)、自主系統(tǒng)和艙外活動都已被證明有助于服務(wù)和維護任務(wù)，并協(xié)助空間界對各種空間任務(wù)進行創(chuàng)新研究。機器人和自主系統(tǒng)的進步提供了廣泛的空間服務(wù)。這包括但不限于制造、裝配、維護、天文學(xué)、地球觀測和碎片清除。
由于涉及危險操作，僅僅依靠人類建設(shè)者是不夠的，而且目前的技術(shù)已經(jīng)過時。
"我們需要引入可持續(xù)的未來主義技術(shù)來支持當前和不斷增長的軌道生態(tài)系統(tǒng)，"通訊作者、林肯大學(xué)博士生馬努-奈爾解釋說。"隨著空間任務(wù)規(guī)模的增長，需要在軌道上建立更廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施。太空中的裝配任務(wù)將在滿足日益增長的需求方面承擔關(guān)鍵責任之一"。
奈爾和他的同事在他們的論文中提出了一個新的、靈巧的行走機器人系統(tǒng)，可用于在軌組裝任務(wù)。作為一個使用案例，研究人員測試了該機器人用于組裝25米大口徑太空望遠鏡（LAST）。
在軌道上組裝望遠鏡
自從哈勃太空望遠鏡及其繼任者詹姆斯-韋伯太空望遠鏡發(fā)射以來，太空界一直在不斷地朝著部署具有更大孔徑（集光區(qū)的直徑）的更新和更大的望遠鏡方向發(fā)展。
在地球上組裝這樣的望遠鏡，如25米的LAST，由于其尺寸有限，我們目前的運載火箭不可能做到。這就是為什么較大的望遠鏡最好需要在太空（或軌道）中組裝。
奈爾說："LAST在軌調(diào)試的前景激發(fā)了深空天文學(xué)和地球觀測的科學(xué)和商業(yè)興趣。為了在太空中組裝一個如此巨大的望遠鏡，我們需要合適的工具。盡管傳統(tǒng)的太空行走機器人候選人很靈巧，但他們在機動性方面受到限制。因此，對于未來的在軌行走機器人設(shè)計來說，在不影響靈巧性的情況下，納入移動功能以提供更大的工作空間是非常重要的。"
E-Walker機器人
研究人員提出了一個七自由度全靈巧的端面行走機器人（一個四肢發(fā)達的機器人系統(tǒng)，可以沿著表面移動到不同的位置，以七度運動能力執(zhí)行任務(wù)），或者簡而言之，E-Walker。
他們進行了一次深入的設(shè)計工程練習(xí)，以測試該機器人在軌道上有效組裝25米LAST的能力。該機器人與現(xiàn)有的Canadarm2和國際空間站上的歐洲機械臂進行了比較。此外，還開發(fā)了一個用于地球模擬測試的按比例縮小的原型，并進行了另一項設(shè)計工程練習(xí)。
"我們的分析表明，擬議的創(chuàng)新E-Walker設(shè)計被證明是多功能的，是未來在軌任務(wù)的理想候選者。"Nair解釋說："E-Walker將能夠通過在太空中執(zhí)行組裝后的常規(guī)維護和服務(wù)任務(wù)來延長任務(wù)的生命周期。對縮減原型的分析表明，它也是在地球上進行服務(wù)、維護和裝配作業(yè)的理想候選者，例如對風(fēng)力渦輪機進行定期維護檢查。"
然而，仍有許多東西有待探索。這項研究僅限于對E-Walker的全尺寸和原型模型進行設(shè)計工程分析。奈爾解釋說。"E-Walker的原型設(shè)計工作現(xiàn)在正在林肯大學(xué)進行；因此，實驗驗證和確認將單獨發(fā)表"。
