梦天实验舱里的沈自所智慧|灵巧机械手、材料样品管理系统、科学实验柜主结构

发布时间:2022-10-31

拍摄:环球时报 樊巍
  据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2022年10月31日15时37分,搭载空间站梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
  在梦天实验舱中,中国科学院沈阳自动化研究所研发了在线维修装调操作柜灵巧机械手、高温材料科学实验柜批量样品自动化管理系统,以及梦天实验舱内8台科学实验柜的主结构。
  
灵巧机械手
在线柜与灵巧机械手系统
  沈阳自动化所科研团队从2018年开始科研攻关,攻克了机械手柔性控制、高精度精细操作和遥科学任务等一系列核心关键技术,研制了灵巧机械手系统。作为在线维修装调操作柜的关键子系统之一,灵巧机械手系统具有精细操作和视觉观察能力,可以对在轨发生故障的科学实验模块或装置进行诊断、精细维修和清洁等,从而有效延伸科学实验装置的在轨使用寿命。
  灵巧机械手系统具有三种工作模式:在轨柔性示教模式——航天员手动牵引机械手高效完成操作任务的运动轨迹规划。在轨自主控制模式——由机械手系统控制软件自主产生任务运动轨迹并完成相应的操作。天地遥科学模式——由地面科学家通过镜像仿真后,上载试验任务给机械手让其在轨执行。
  材料样品管理系统
高温材料科学实验柜批量样品自动化管理系统
  高温材料科学实验柜批量样品自动化管理系统是高温材料科学实验柜的四个科学模块之一,安装于实验柜左上部真空腔内,可单批次储存16个实验样品,并自动操作目标样品进出温度达1600℃的炉膛开展科学实验。
  具体功能包括,批量样品的固定和储存容纳、水平转位稳定控制和自主取放、上下精准提拉移动和限位自锁、电气按需通断和数据传输,并支持航天员进行样品安放与回收。
  沈阳自动化所科研团队自2016年开始研制工作,攻克了狭小空间内多级传输单元刚柔耦合联动、大容差取放和局部精准自适应定位、压触式电连接和数据可靠传输等关键技术,研发了转位单元、上下移动单元、手爪单元及换样机构,配置了“十六合一”轻巧锁紧机构和监视相机,可实现空间材料批量样品实验流程的自动化高效处理。
科学实验柜主结构
  此外,在梦天实验舱中,沈阳自动化所还承研了8台科学实验柜主结构。
  科学实验柜主结构是多个在轨科学实验系统的结构主体,用来装载科学研究实验设备和设施,提供机、电、热、通信等工作接口,其最大特点是具备优异的动态承载及减振能力,避免科学实验设施在发射过程中因强烈振动和冲击造成损坏,影响后续科学实验的正常开展。
  截至目前,沈阳自动化所承担了核心舱、问天舱、梦天舱所有实验柜的主结构研制任务,为中国空间站建造提供了重要的科技支撑。(空间自动化技术研究室、工程处)

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