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發表於 2008-9-27 09:19 AM | 只看該作者

中國航天3年後…太空機器人服役！(組圖)

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科幻小說里的空間站機器人

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　　神七的發射，為中國建立空間站奠定了基礎。而在未來的空間站，一年中的絕大多數時間都是機器人在工作，而它們的一舉一動則在地球人的實時掌控之中。記者昨日獲悉，東南大學機器人傳感與控制技術實驗室的專家們從上個世紀90年代就開始致力于太空機器人的研發，並列入國家863航天計劃，攻破了一個又一個技術上的難關。據預測，三年以後，東大參與研制的太空機器人有望升空，在空間站完成它們的歷史使命。
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　　空間站很多工作等著它

　　在東大機器人傳感與控制技術實驗室，到處擺放著大大小小的機器人。天天和這些東西打交道，實驗室主任宋愛國稱之為一項“很有趣的工作”。

　　宋愛國介紹說，中國航天計劃分成三個階段，神七是第二階段發射的第一艘飛船，而這是為第二階段的主要任務———建立空間站作好前期準備工作的。“前面發射的‘神舟號’好比一艘艘船，船是需要停靠碼頭的，而空間站就是那個碼頭。”
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　　但是，由于發射的成本太高，空間站只能是“長期無人值守，短期有人照料”，一年中只有個把月是航天員呆在里面工作，其他時間太空機器人就大有用武之地了。宋愛國介紹，太空機器人不僅可以做各種科學實驗，還可以進行空間站維護、空間站對接、衛星修理、幫助航天員出艙工作等等，用處可大了。
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　　當然，目前人類的科技水準只能造出智能機械臂，東南大學機器人傳感與控制技術實驗室的專家們從上個世紀90年代就開始致力于太空機器人的研發，圖為其小型智能機械臂
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　　一舉一動受地面遙控 6 X+ ~" _/ x. R% A% B' z

　　遙遠太空里的機器人，怎麼才能根據地球人的意志來工作？宋教授道出了其中的奧妙:這些機器人學名叫“遙操作機器人”，地球人可以通過傳感器等隨時遙控它們的行動。
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　　“臨場感是遙操作機器人追求的目標。”宋教授解釋說，臨場感包括兩方面:一方面通過操作者所穿戴的數據背心、數據手套或操縱的手控器，以及頭盔眼鏡等裝置，將操作者的身體、四肢、手部以及頭部、眼球的運動信息進行檢測，並作為控制指令，控制遠地的機器人的本體、機械手以及頭部和攝像頭的運動；另一方面，又通過各種機器人傳感器，將機器人的視覺、力覺、觸覺以及運動覺等信息反饋給操作者，在操作者周圍生成虛擬現實，使操作者感覺自己就是遠在千里之外的機器人，從而產生“身臨其境”的感受。

　　“說白了，地球上的人手怎麼動，太空機器人的手就會怎麼動。”宋教授說，因為距離的緣故，中間有兩秒左右的延時，不過，這可以通過控制方法來補償。 tvb now,tvbnow,bttvb1 G- R! ^5 y" C
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　　三年後有望上天工作 $ B5 A  n* C% j9 [! o$ W9 |
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　　宋愛國說，目前中國太空機器人到空間站的主要技術難關基本已攻克，不過從長遠看，還有一些技術難點尚待解決。比如延時問題，以後到月球、火星，距離更遠，火星上一個信號來回就是五分鐘，如果這樣遙控，問題就大了。“這邊剛看到要靠近岩石了，等信號發過去，恐怕已經撞到岩石了。”這些難關都需要一個個攻破。“大約三年以後，我們的太空機器人就可以上天了。”宋教授說。
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　　這是目前較常見的工業智能機械臂，德國著名的ABB公司制造。但是從其體量可看出，它過于沉重，不可能被帶到太空。

　　幫助宇航員治太空病 6 x& ]) v) _3 a) s. F

　　宋教授還透露，他們正在與航一所洽談，準備研發太空康復機器人，主要是治療宇航員的太空病。 ) i) r6 O1 w2 G  f
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　　“長期在太空失重環境下生活的宇航員容易患上骨質疏松，導致骨質脆弱，喪失運動能力。一般來說，在太空生活一個月，宇航員所損失的骨質相當于患骨質疏松的老年人在地面一年內損失的骨質。這嚴重影響了宇航員的身體健康和工作效率，是宇航員面臨的最嚴重的太空病。” tvb now,tvbnow,bttvb7 a1 x  g# L# F( v& T2 D, G; H

　　宋教授介紹，目前對該病癥的治療主要是采用口服藥物的方法。但最新研究表明，宇航員患該病的主要原因並非鈣質攝入不足，而是由于在失重環境下，骨骼組織缺乏壓電效應，使得骨形成受到抑制，但骨質喪失的過程是可逆轉的。因此，解決這種問題的另外一種有效途徑是借助遙操作機器人，在失重環境下，由地面航天醫學專家控制遙操作機器人引導宇航員進行具有力反饋的運動訓練，促進宇航員骨骼組織自動恢復骨細胞活性、增強骨質和肌肉密度，避免骨頭和肌肉的萎縮。
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　　東大研制材料用于神七 TVBNOW 含有熱門話題，最新最快電視，軟體，遊戲，電影，動漫及日常生活及興趣交流等資訊。' `( Y4 F) ^2 G% X- J
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　　除了太空機器人，東大還有一些科研成果已直接應用于神七的發射中。該校材料學院研制的輕型泡沫鋁材料，將用于神七的返回艙。據東大相關專家介紹，返回艙在落地時有很大的沖擊力，他們研發的輕型泡沫鋁材料內結構像饅頭一樣，既輕，強度又大，可以像彈簧一樣減震，使得返回艙落地時的沖擊力大大減小了。此外，東大虛擬現實技術中心研發的地面發射仿真系統，也為神七的順利發射起到保駕護航的作用。 7 T9 `4 F& C6 t" H
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　　太空任務需要輕盈而有力的智能機械臂，圖為美國馬里蘭大學研制的小型智能機械臂，不過從其外觀簡單判斷，中國東南大學研制的性能水準更好一些。
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　　不過在國家層面所能制造出來的機器人就不同了。今年3月，美國“奮進”號航天飛機將由加拿大航天局負責分工制造的Dextre大型機器人運送到國際太空站並組裝完成。Dextre重約為1560公斤，身高為3.7米，兩臂平伸的長度是2.4米，其中每只手臂上有可以自由轉動的七個關節，非常靈活。Dextre是英文“靈巧”(dexterous)的縮寫形式，這也是人類有史以來在太空安置的最大的機器人裝置。

　　

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　　Dextre在被裝上“奮進”號航天飛機貨艙前，在NASA車間做最後檢查。這個機器人的研制花費了十幾年，耗資高達2.1億美元。

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　　當前在國際空間站服役的Dextre機器人。Dextre可以在國際太空站外自由爬行，將使宇航人員減少危險的出艙行走，幫助宇航員來更換空間站外部部件等。 ! ?; P: t! R; t. ?) @

　　

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當然，在這之前，國際空間站的宇航員還必須完成Dextre機器人復雜而艱苦的安裝作業。
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　　得注意的是，美國NASA已經開始研制更加擬人的機器人，圖為自由度更高，更加靈活的機械手臂
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　　美國NASA已研制出自由度更高，更加靈活，更加擬人化的機械手臂

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　　相信用不了多久，這種擬人化的機器人將登上國際太空站，替代航天員完成眾多任務。目前這一技術的地面試用已經開始，圖為在美國陸軍進行危險爆炸品處理的機器人。公仔箱論壇6 \5 M0 }( {/ i9 D( A6 {/ l

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