美國《歐亞評論》雜志(zhì)網站(zhàn)近日發布的題為(wèi)《精密控制(zhì)輕型太空(kōng)機器(qì)人(rén)橫空(kōng)出世》的文章稱，機器(qì)人(rén)已經進入太空(kōng)。從月球上(shàng)的着陸器(qì)到火(huǒ)星上(shàng)的火(huǒ)星車(chē)等等，機器(qì)人(rén)是太空(kōng)探索的最佳選手：它們能夠承受極端環境，同時(shí)不知疲倦地以完全相同的方式不斷重複同樣的任務。
文章稱，就像地球上(shàng)的機器(qì)人(rén)一樣，它們既能完成危險的工作(zuò)，也能完成乏味的工作(zuò)，從太空(kōng)行(xíng)走到清潔航天器(qì)的表面。随着太空(kōng)任務越來(lái)越多(duō)，科學研究領域越來(lái)越廣，對設備的需求越來(lái)越多(duō)，因此需要一種能夠在人(rén)類難以操縱的環境中進行(xíng)操作(zuò)的輕型機器(qì)人(rén)手臂。
然而，能夠在地球上(shàng)操縱這種手臂的控制(zhì)機制(zhì)，到了太空(kōng)環境中卻不一定可(kě)行(xíng)，因為(wèi)地球的操作(zuò)平面是平的，而太空(kōng)中的環境則是不可(kě)預測和(hé)多(duō)變的。為(wèi)了解決這個(gè)問題，哈爾濱工業大(dà)學機電(diàn)工程與自動化學院的研究人(rén)員研發出了一條重9.23公斤、尺寸約為(wèi)一個(gè)1歲嬰兒大(dà)小(xiǎo)的機械臂，它能夠承載接近其自重四分之一的重量，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(diàn)工程與自動化學院、機器(qì)人(rén)技(jì)術(shù)與系統國家(jiā)重點實驗室教授徐文福說：“機械臂的重量和(hé)尺寸都有(yǒu)嚴格限制(zhì)，空(kōng)間(jiān)操作(zuò)中控制(zhì)方法的可(kě)靠性和(hé)安全性有(yǒu)着極高(gāo)的要求，為(wèi)了解決這些(xiē)問題，我們研制(zhì)了一種輕型太空(kōng)機械臂，并提出了一種新的控制(zhì)方法。”
這樣的機械臂在操作(zuò)時(shí)需要施加恒定的力量控制(zhì)。
徐文福說：“就平面的恒定控制(zhì)而言，控制(zhì)力的方向是恒定的，但(dàn)就未知環境中的曲面而言，其法向矢量往往會(huì)實時(shí)變化，所以傳統方法行(xíng)不通(tōng)。為(wèi)了克服這一困難，我們提出了集成自适應導引控制(zhì)，可(kě)以實現對機械臂末端所需位置的實時(shí)修正，從而達到充分接觸并實現恒定力控制(zhì)。”
把它與在一張紙上(shàng)的劃線進行(xíng)比較。當紙張放在平坦的桌面上(shàng)時(shí)，保持整條線的壓力就更為(wèi)容易。如果是在一個(gè)包裹在彈球紙上(shàng)的張上(shàng)畫(huà)同樣的線，就要困難得(de)多(duō)，需要進行(xíng)具體(tǐ)的計(jì)算(suàn)才能理(lǐ)解球的運動，還(hái)要根據筆和(hé)球的位置施加多(duō)大(dà)壓力。
為(wèi)了保持太空(kōng)機械臂的力控處于恒定狀态，研究人(rén)員采用了一種控制(zhì)方法，這種方法不需要進行(xíng)穩态修正，而穩态修正是在已知環境下控制(zhì)系統的一個(gè)關鍵組成部分。穩态修正在整個(gè)運動過程中對潛在的錯誤進行(xíng)修正，在可(kě)以預測的環境下，這種方法可(kě)以解決問題。例如，如果機械臂知道(dào)辦公桌的表面粗糙不平，而強大(dà)的壓力會(huì)導緻紙張撕裂，就可(kě)以減輕筆的壓力以保持一個(gè)恒定的線條。但(dàn)是，當表層發生(shēng)改變且不可(kě)預測時(shí)，保持恒定的修正狀态會(huì)導緻更多(duō)的錯誤，因為(wèi)并非所有(yǒu)的修正措施都能解決所有(yǒu)的錯誤。
研究人(rén)員測試了這種輕型機械臂的控制(zhì)法，發現即便是在未知的表面上(shàng)，這種機械臂的調整速度也快于傳統手段操控的機械臂，跟蹤效果足夠穩定，可(kě)以予以實際應用。
徐文福說：“利用拟建的輕型空(kōng)間(jiān)機械手和(hé)集成自适應導引控制(zhì)方法，可(kě)以解決在軌維護中的實際問題，比如空(kōng)間(jiān)目标捕獲、在軌組裝、在軌維修等。”
據徐介紹，這項研究可(kě)以作(zuò)為(wèi)未來(lái)輕型機械臂設計(jì)的參考，而控制(zhì)方法則可(kě)以應用于機器(qì)人(rén)表面磨床和(hé)抛光器(qì)的加工過程。（編譯/楊柯）
來(lái)源：參考消息網
