國(guó)際空間站新客人--新一代自由飛翔太空機(jī)器人
美國(guó)宇航局的Astrobee是新一代自由飛翔太空機(jī)器人，專門為國(guó)際空間站的宇航員提供各項(xiàng)幫助。
Astrobee是一個(gè)邊長(zhǎng)為32厘米的立方體。每個(gè)角和大部分邊上都覆蓋了一層柔性保險(xiǎn)杠材料，從中嵌入了推進(jìn)系統(tǒng)。機(jī)器人的中心部分包含豐富的傳感器、控制系統(tǒng)、觸控屏幕，以及為后續(xù)增加硬件而預(yù)留的有效載荷托架，其中包括一個(gè)手臂用于抓取國(guó)際空間站的扶手。盡管這款機(jī)器人在設(shè)計(jì)上就是為了在國(guó)際空間站上自由的飛行，不過在地面進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，Astrobee被安裝在一個(gè)雪橇的頂部，使用二氧化碳噴氣推進(jìn)器創(chuàng)造低摩擦的空氣，從而讓機(jī)器人在非常平滑（同時(shí)非常巨大）的花崗巖石塊上移動(dòng)。這允許科研人員測(cè)試機(jī)器的推進(jìn)和導(dǎo)航系統(tǒng)，不過一旦將其運(yùn)輸?shù)教?，整個(gè)立方體就完全依賴藍(lán)色保護(hù)套進(jìn)行保護(hù)，沒有在測(cè)試過程中的其他保護(hù)配件。
Astrobee是一個(gè)全新平臺(tái)，確保它能夠在國(guó)際空間站完全自主地和安全地運(yùn)作。其中最大的改善就是推進(jìn)系統(tǒng)。Astrobee完全使用電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，通過擴(kuò)展塢能夠自行充電。
Astrobee在國(guó)際空間站上運(yùn)行可以通過地面進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，同樣也可以讓它完全自主操作。通過可以兼容各種定制硬件的模塊化托架，這款機(jī)器人能夠執(zhí)行各種任務(wù)的，在某些情況下甚至能夠從人類宇航員手中接過繁瑣又無聊的“家務(wù)”作業(yè)。
在Astrobee的兩個(gè)側(cè)面，位于保護(hù)屏罩后面的是葉輪——能夠吸入空氣的大風(fēng)扇。兩個(gè)葉輪的相互作用能最小化陀螺力，在機(jī)器人的內(nèi)部不斷形成空氣加壓袋，通過每個(gè)面的噴嘴進(jìn)行引導(dǎo)輸出。如果所有噴嘴都處于關(guān)閉狀態(tài)，那么Astrobee就會(huì)停止移動(dòng)；也可以單獨(dú)或者組合打開形成推力，從而讓機(jī)器人朝著反方向移動(dòng)。
在Astrobee的每個(gè)面裝備推進(jìn)模塊的同時(shí)，也為自主操作預(yù)留了所有傳感器和計(jì)算硬件的空間，而且還有足夠的托架來容納各種有效載荷（兩個(gè)位于正面，兩個(gè)位于背面），每個(gè)托架都含有機(jī)械、數(shù)據(jù)和電源連接。正面頂部的有效載荷托架已經(jīng)安裝了Astrobee自己的導(dǎo)航傳感器。
所有Astrobee的自主導(dǎo)航是可選的，而且一個(gè)重要功能是從地面遠(yuǎn)程進(jìn)行遙控，在必要的時(shí)候允許地面的控制器來直接控制機(jī)器人，從而在Astrobee的自主駕駛系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候地面的工作人員能夠及時(shí)接管。
這種可調(diào)節(jié)的自主駕駛讓機(jī)器人變得更加高效和靈活，而且控制器能夠在任何級(jí)別發(fā)出指令，確保人類始終擁有最高的控制權(quán)限。哪怕在運(yùn)行過程中出現(xiàn)任何問題，工作人員都能接手并掌控機(jī)器人。
在Astrobee不需要活動(dòng)訪問某個(gè)地點(diǎn)的時(shí)候，它需要確保自己在國(guó)際空間站中不被飄走。為了能夠做到這點(diǎn)，來自美國(guó)宇航局的工程師設(shè)計(jì)了一個(gè)可愛的小型3D打印棲息臂，在默認(rèn)情況下折疊縮回Astrobee背面頂部的有效荷載托架，有必要的時(shí)候就會(huì)伸展出來。
使用后置攝像頭，這個(gè)機(jī)械臂能夠定位和抓取標(biāo)準(zhǔn)化扶手，同時(shí)也用來幫助宇航員在國(guó)際空間站穿梭和保持原地。通過棲息手臂能夠確保Astrobee處于靜止?fàn)顟B(tài)，且不再需要運(yùn)行葉輪，機(jī)器人的續(xù)航時(shí)間最高可以延長(zhǎng)80％。一旦處于棲息狀態(tài)，手臂的電機(jī)就可以用于平移和傾斜額機(jī)器人的身體，而這正是遠(yuǎn)程遙控視頻相機(jī)所需要的。
Astrobee的外部將會(huì)由諾梅克斯纖維材料制作成一個(gè)彩色可繪畫的“皮膚” ，這些設(shè)計(jì)可以自行設(shè)計(jì)，也可以進(jìn)行外包。除了看起來酷炫之外，另一個(gè)原因是在該立方體在可以朝任意方向移動(dòng)的空間內(nèi)能夠更輕松的識(shí)別將會(huì)設(shè)備的正面和背面。對(duì)于宇航員來說，知道哪個(gè)是Astrobee的正面是非常重要的。
Astrobee由于采用自主操作設(shè)計(jì)而認(rèn)為是有前途的，如果自主級(jí)別能夠達(dá)到實(shí)用的級(jí)別，那么太空機(jī)器人將會(huì)迸發(fā)無窮的潛力。
Astrobee是一個(gè)邊長(zhǎng)為32厘米的立方體。每個(gè)角和大部分邊上都覆蓋了一層柔性保險(xiǎn)杠材料，從中嵌入了推進(jìn)系統(tǒng)。機(jī)器人的中心部分包含豐富的傳感器、控制系統(tǒng)、觸控屏幕，以及為后續(xù)增加硬件而預(yù)留的有效載荷托架，其中包括一個(gè)手臂用于抓取國(guó)際空間站的扶手。盡管這款機(jī)器人在設(shè)計(jì)上就是為了在國(guó)際空間站上自由的飛行，不過在地面進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，Astrobee被安裝在一個(gè)雪橇的頂部，使用二氧化碳噴氣推進(jìn)器創(chuàng)造低摩擦的空氣，從而讓機(jī)器人在非常平滑（同時(shí)非常巨大）的花崗巖石塊上移動(dòng)。這允許科研人員測(cè)試機(jī)器的推進(jìn)和導(dǎo)航系統(tǒng)，不過一旦將其運(yùn)輸?shù)教?，整個(gè)立方體就完全依賴藍(lán)色保護(hù)套進(jìn)行保護(hù)，沒有在測(cè)試過程中的其他保護(hù)配件。
Astrobee是一個(gè)全新平臺(tái)，確保它能夠在國(guó)際空間站完全自主地和安全地運(yùn)作。其中最大的改善就是推進(jìn)系統(tǒng)。Astrobee完全使用電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，通過擴(kuò)展塢能夠自行充電。
Astrobee在國(guó)際空間站上運(yùn)行可以通過地面進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，同樣也可以讓它完全自主操作。通過可以兼容各種定制硬件的模塊化托架，這款機(jī)器人能夠執(zhí)行各種任務(wù)的，在某些情況下甚至能夠從人類宇航員手中接過繁瑣又無聊的“家務(wù)”作業(yè)。
在Astrobee的兩個(gè)側(cè)面，位于保護(hù)屏罩后面的是葉輪——能夠吸入空氣的大風(fēng)扇。兩個(gè)葉輪的相互作用能最小化陀螺力，在機(jī)器人的內(nèi)部不斷形成空氣加壓袋，通過每個(gè)面的噴嘴進(jìn)行引導(dǎo)輸出。如果所有噴嘴都處于關(guān)閉狀態(tài)，那么Astrobee就會(huì)停止移動(dòng)；也可以單獨(dú)或者組合打開形成推力，從而讓機(jī)器人朝著反方向移動(dòng)。
在Astrobee的每個(gè)面裝備推進(jìn)模塊的同時(shí)，也為自主操作預(yù)留了所有傳感器和計(jì)算硬件的空間，而且還有足夠的托架來容納各種有效載荷（兩個(gè)位于正面，兩個(gè)位于背面），每個(gè)托架都含有機(jī)械、數(shù)據(jù)和電源連接。正面頂部的有效載荷托架已經(jīng)安裝了Astrobee自己的導(dǎo)航傳感器。
所有Astrobee的自主導(dǎo)航是可選的，而且一個(gè)重要功能是從地面遠(yuǎn)程進(jìn)行遙控，在必要的時(shí)候允許地面的控制器來直接控制機(jī)器人，從而在Astrobee的自主駕駛系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候地面的工作人員能夠及時(shí)接管。
這種可調(diào)節(jié)的自主駕駛讓機(jī)器人變得更加高效和靈活，而且控制器能夠在任何級(jí)別發(fā)出指令，確保人類始終擁有最高的控制權(quán)限。哪怕在運(yùn)行過程中出現(xiàn)任何問題，工作人員都能接手并掌控機(jī)器人。
在Astrobee不需要活動(dòng)訪問某個(gè)地點(diǎn)的時(shí)候，它需要確保自己在國(guó)際空間站中不被飄走。為了能夠做到這點(diǎn)，來自美國(guó)宇航局的工程師設(shè)計(jì)了一個(gè)可愛的小型3D打印棲息臂，在默認(rèn)情況下折疊縮回Astrobee背面頂部的有效荷載托架，有必要的時(shí)候就會(huì)伸展出來。
使用后置攝像頭，這個(gè)機(jī)械臂能夠定位和抓取標(biāo)準(zhǔn)化扶手，同時(shí)也用來幫助宇航員在國(guó)際空間站穿梭和保持原地。通過棲息手臂能夠確保Astrobee處于靜止?fàn)顟B(tài)，且不再需要運(yùn)行葉輪，機(jī)器人的續(xù)航時(shí)間最高可以延長(zhǎng)80％。一旦處于棲息狀態(tài)，手臂的電機(jī)就可以用于平移和傾斜額機(jī)器人的身體，而這正是遠(yuǎn)程遙控視頻相機(jī)所需要的。
Astrobee的外部將會(huì)由諾梅克斯纖維材料制作成一個(gè)彩色可繪畫的“皮膚” ，這些設(shè)計(jì)可以自行設(shè)計(jì)，也可以進(jìn)行外包。除了看起來酷炫之外，另一個(gè)原因是在該立方體在可以朝任意方向移動(dòng)的空間內(nèi)能夠更輕松的識(shí)別將會(huì)設(shè)備的正面和背面。對(duì)于宇航員來說，知道哪個(gè)是Astrobee的正面是非常重要的。
Astrobee由于采用自主操作設(shè)計(jì)而認(rèn)為是有前途的，如果自主級(jí)別能夠達(dá)到實(shí)用的級(jí)別，那么太空機(jī)器人將會(huì)迸發(fā)無窮的潛力。
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