中国空间站将装上采用力学传感器和反馈系统的机械手

不久前,东南大学仪器与工程学院院长宋爱国领衔研发的“人机交互遥控操作机器人的力觉感知与反馈技术”不仅获得了2017年度国家科技大奖技术发明二等奖,同时利用该技术制造的机械“千里手”,也将应用到正在筹备发射的中国新一代空间站上。


用于空间站内的虚拟训练手臂力觉反馈系统。资料图


在实地体验这套用于空间站内的虚拟训练手臂力觉反馈系统时,当人手握住面前的力觉设备的时候,可通过前方屏幕看到一个虚拟的空间站内交互式画面,手中握着的机械操作杆与画面中的虚拟机械手不仅动作几乎是同时发生,感觉上也几乎是同时的,当画面中虚拟手臂碰触到物体时,人手可立刻感知到相应的力反馈,灵敏度上几乎和肉身碰触物体没有太大差别。


宋爱国介绍称,利用这套力学反馈系统制造的机械千里手,即将应用在中国新一代的空间站上,协助宇航员在空间探测中使用机器人探测危险环境,实现远在千里之外即能探囊取物。人类可通过代理机器人,尽管远在空间站内、乃至于地球上,却可以身临其境地随同探索机器人搬动一块岩石、触摸一片泥土。


据宋爱国介绍,这个获得国家科技大奖二等奖的项目历时12年,在国家863项目、国家自然科学基金项目,以及航天科研院所合作项目的资助下,突破了人机交互遥操作机器人的力感知、力反馈、力控制三大关键技术。


宋爱国介绍说,由于国外的技术封锁,早在第一批国家863计划中,就把机器人的六位力传感器和触觉传感器作为核心关键技术,并在当时就把这个研究项目交给了该实验室。目前,该实验室设计的六位力传感器在精度和可靠性上,比国外要高3到4个百分点。


据了解,该成果已经在中国的载人航天与探月工程中得到初步应用。除了为嫦娥三号月面巡视器遥操作任务和卫星在轨服务机器人遥操作任务,提供了技术与设备保障外,该团队研制的航天员在轨操作力测量传感器和测量系统,也已安装在天宫二号上,并圆满完成了航天员在轨操作力测量的空间飞行任务。


此外,该科研成果还在核反应堆和核电站工程、医疗等产业中得到应用,并在工业机器人、特种机器人、智能工程机械、医疗手术机械手等领域得到应用或产业化;未来,甚至在普通消费者可触及的层面也可得到运用,例如,可坐在家中就远程感知到购买物品的实体。

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