2022-12-21 10:17:15 来源：车讯网
撰文|小魔
几十年来，随着航天科技的不断发展，人类早已脱离了地球的禁锢，将探索领域拓展到了深邃而神秘的太空。
(资料图)
宇航员虽然是一份让许多人憧憬又羡慕的职业，但就像好莱坞科幻片演绎的一样，他们在太空中活动其实充满了危险，因为相对于地球，太空环境可是及其恶劣，也充满了许多不确定性的，包括重力小、真空高、辐射强、温度低、照明差等等，稍有不慎就可能飘离太空船，甚至因此失去生命。
所以如果能用太空机器人代替宇航员进行一些出舱活动的话，就可以大幅降低宇航员的生命危险及操作成本，而且在无人的航天科学探索活动中，太空机器人更是能有效帮助人类扩展活动和操控范围。
不过，虽说人类在地球上已经掌握了相当先进的机器人控制、运动和操纵技术，然而大部分机器人技术仍旧无法很好地适应太空这种恶劣的操作环境。
为了给宇航员在太空作业时提供更有效的支持，意大利技术研究所（IIT）的研究人员最近研发了一个新型机器人平台原型——MARM（多臂可移动机械手）平台。该平台由IIT与LeonardoS.p.A和GMV合作设计和制造，并由欧洲航天局（ESA）提供资助。
MARM机器人系统可以行走、移动、抓取和运输有效载荷模块，同时在微重力环境下，它还可以在空间基础设施上进行自我固定。
根据IIT的设想，这款机械臂机器人可用于协助宇航员在太空中或未来的其他一些星球上组装和维护各种基础设施。
这个机器人是由一个六边形的中央骨盆基座、三条机械腿和一个用于供电和发送/接收数据的对接设备组成。
虽然这样看起来很奇怪，且几乎是个机器人中的异类——但是非常实用，因为这个结构造型是团队按照计算设计方法构建而来，并充分考虑、优化了与移动性和灵活性有关的机器人性能。
可能我们在陆地上看到的可移动机器人，更多是采用四条或六条腿的结构，这些机器人的步态也更稳定，但这些额外的腿不但会增加重量，还会增加将MARM送入太空的制造与维护成本。
考虑到MARM本身是在低重力环境下运行，三条腿就足够它进行移动和其他功能操作了。而且你现在看到的这个机器人已经是团队在研究过不同的运动学模型后给出的最优解，关于MARM的肢体、连接结构、关节的长度及构造都是经过仔细验证得来的，并且他们已经在有重力和无重力的情况下，对运动学和运输/操作能力都进行过基础测试。
在有重力的环境下，MARM机器人可以通过两条或三条腿来行走，如果是在微重力的空间站或太空船外部工作时，它会用两条腿抓住上面的标准连接点便于自己在上面爬行，再用另一条腿携带各种有效载荷。
例如，有效载荷可能是一个宽1.2米、厚0.2米、约12公斤重，且需要更换的六角形瓦片，或者是所谓的在轨可更换单元（ORU）。只要给它配备了适当的工具，它就有足够的灵活性自行进行维修作业，而人类宇航员则安全地留在空间站或航天器内。那些需要完全自主的太空行动就可以直接由MARM这样的机器人来完成。
图片早期的太空机器人
与之前开发的太空机器人相比，MARM在技术上采用了三条器械腿与中央骨盆基座相连，可能是最主要的区别。
MARM的三条机械腿赋予了机器人更大的运动和操纵灵活性，同时，也让机器人具有了更广泛的操纵范围，它甚至还可以用两条机械腿进行操作，用剩下的一条抓紧表面，以这种方式来运输大型有效载荷并进行组装与安装之类的动作。
因为在设计时，三条腿中的每一条都具备六个自由度，与我们常见的工业机器人手臂差不多。工程师们把腿布置成径向对称，以优先考虑多功能性，所以机器人的能力不依赖于方向。即使是在地球引力下，它也可以做到用两条腿保持平衡，并使用第三条腿进行操作。
也是由于这种三条腿布局，机器人能够进行全身运动，而一旦就位，用于锚定的肢体可以通过调整MARM的中央骨盆基座来方便组装操作，减少传递到站位桁架的力。当然这也是多肢体机器人的优势之一，它们不像之前的机器人只能使用同一肢体进行爬行和组装工作。
相比其他的太空机器人，MARM的更大优势是不受重力影响，即使在相对高重力的环境下它也能良好运行，这就使它有可能在大型小行星上工作，如谷神星，甚至其他行星和卫星。
至于如何从仓库中识别并拿起需要的有效载荷，搬运载荷，并将其组装到所需的位置这些工作，则是通过机器人内置的感知原件，搭配机电和控制系统之类的组件来完成。
很快MARM机器人平台原型将会在物理模拟器中进行评估测试，以便在开发符合太空条件的正式版本之前确定这种机器人方案的可行性。
乐观地想，如果人类能顺利攻克远距离太空飞行这道难关，那么随之而来包括小行星采矿和其他的太空行业也会迅速发展起来，届时我们必然会需要更多的多功能机器人来协助。
至少从目前的设计来看，MARM机器人是可以代替人类完成许多工作的，从航天器维修到设备的安装与维护。等后续正式版本推出后，说不定人类还能在它的帮助下，在月球或火星上建造起第一个外星科考站呢？【END】
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