美(měi)國《歐亞評論》雜(zá)志網站近日發布的(de)題爲《精密控制輕型太空機器人(rén)橫空出世》的(de)文章(zhāng)稱，機器人(rén)已經進入太空。從月(yuè)球上的(de)著(zhe)陸器到火星上的(de)火星車等等，機器人(rén)是太空探索的(de)最佳選手：它們能夠承受極端環境，同時(shí)不知疲倦地以完全相同的(de)方式不斷重複同樣的(de)任務。
文章(zhāng)稱，就像地球上的(de)機器人(rén)一樣，它們既能完成危險的(de)工作，也(yě)能完成乏味的(de)工作，從太空行走到清潔航天器的(de)表面。随著(zhe)太空任務越來(lái)越多(duō)，科學研究領域越來(lái)越廣，對(duì)設備的(de)需求越來(lái)越多(duō)，因此需要一種能夠在人(rén)類難以操縱的(de)環境中進行操作的(de)輕型機器人(rén)手臂。
然而，能夠在地球上操縱這(zhè)種手臂的(de)控制機制，到了(le)太空環境中卻不一定可(kě)行，因爲地球的(de)操作平面是平的(de)，而太空中的(de)環境則是不可(kě)預測和(hé)多(duō)變的(de)。爲了(le)解決這(zhè)個(gè)問題，哈爾濱工業大(dà)學機電工程與自動化(huà)學院的(de)研究人(rén)員(yuán)研發出了(le)一條重9.23公斤、尺寸約爲一個(gè)1歲嬰兒(ér)大(dà)小的(de)機械臂，它能夠承載接近其自重四分(fēn)之一的(de)重量，能夠根據環境實時(shí)調整自身位置和(hé)速度。
哈爾濱工業大(dà)學機電工程與自動化(huà)學院、機器人(rén)技術與系統國家重點實驗室教授徐文福說：“機械臂的(de)重量和(hé)尺寸都有嚴格限制，空間操作中控制方法的(de)可(kě)靠性和(hé)安全性有著(zhe)極高(gāo)的(de)要求，爲了(le)解決這(zhè)些問題，我們研制了(le)一種輕型太空機械臂，并提出了(le)一種新的(de)控制方法。”
這(zhè)樣的(de)機械臂在操作時(shí)需要施加恒定的(de)力量控制。
徐文福說：“就平面的(de)恒定控制而言，控制力的(de)方向是恒定的(de)，但就未知環境中的(de)曲面而言，其法向矢量往往會實時(shí)變化(huà)，所以傳統方法行不通(tōng)。爲了(le)克服這(zhè)一困難，我們提出了(le)集成自适應導引控制，可(kě)以實現對(duì)機械臂末端所需位置的(de)實時(shí)修正，從而達到充分(fēn)接觸并實現恒定力控制。”
把它與在一張紙上的(de)劃線進行比較。當紙張放在平坦的(de)桌面上時(shí)，保持整條線的(de)壓力就更爲容易。如果是在一個(gè)包裹在彈球紙上的(de)張上畫(huà)同樣的(de)線，就要困難得(de)多(duō)，需要進行具體的(de)計算(suàn)才能理(lǐ)解球的(de)運動，還(hái)要根據筆和(hé)球的(de)位置施加多(duō)大(dà)壓力。
爲了(le)保持太空機械臂的(de)力控處于恒定狀态，研究人(rén)員(yuán)采用(yòng)了(le)一種控制方法，這(zhè)種方法不需要進行穩态修正，而穩态修正是在已知環境下(xià)控制系統的(de)一個(gè)關鍵組成部分(fēn)。穩态修正在整個(gè)運動過程中對(duì)潛在的(de)錯誤進行修正，在可(kě)以預測的(de)環境下(xià)，這(zhè)種方法可(kě)以解決問題。例如，如果機械臂知道辦公桌的(de)表面粗糙不平，而強大(dà)的(de)壓力會導緻紙張撕裂，就可(kě)以減輕筆的(de)壓力以保持一個(gè)恒定的(de)線條。但是，當表層發生改變且不可(kě)預測時(shí)，保持恒定的(de)修正狀态會導緻更多(duō)的(de)錯誤，因爲并非所有的(de)修正措施都能解決所有的(de)錯誤。
研究人(rén)員(yuán)測試了(le)這(zhè)種輕型機械臂的(de)控制法，發現即便是在未知的(de)表面上，這(zhè)種機械臂的(de)調整速度也(yě)快(kuài)于傳統手段操控的(de)機械臂，跟蹤效果足夠穩定，可(kě)以予以實際應用(yòng)。
徐文福說：“利用(yòng)拟建的(de)輕型空間機械手和(hé)集成自适應導引控制方法，可(kě)以解決在軌維護中的(de)實際問題，比如空間目标捕獲、在軌組裝、在軌維修等。”
據徐介紹，這(zhè)項研究可(kě)以作爲未來(lái)輕型機械臂設計的(de)參考，而控制方法則可(kě)以應用(yòng)于機器人(rén)表面磨床和(hé)抛光(guāng)器的(de)加工過程。（編譯/楊柯）
來(lái)源：參考消息網
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