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科技神器“机械手”

更新时间:2016-07-05

2017年10月3日,我国“深海勇士”号载人潜水器在南海海试成功,这是继“蛟龙”号之后我国深海装备的又一个里程碑。无论是“深海勇士”号还是“蛟龙”号,它们的海底科考应用作业都离不开机械手。那么,什么是机械手呢?它对我国的科学事业又有什么样的重要意义呢?

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走进生活的机械手

在数百万年的漫长进化过程中,人类的手逐渐演变成了神经发达、感觉灵敏、活动自如的最完美工具。然而,人手也有力不从心和鞭长莫及的时候,一类能模仿人手某些动作功能的机械手便应运而生了。

机械手是伴随着生产的机械化和自动化而产生的,最初是按照固定程序进行抓取、搬运和操作物件或工具的。后来,许多特殊机械手也开始上岗了,如焊接机械手、喷涂机械手等都在各自特殊的岗位上发挥着作用。

筑堤材料就地利用,砂堤初建成时是柔性的,随着时间的推移,乔灌和砂土固结在一起,由柔而刚,刚柔并济,而且没有人为切断水、土之间的能量和物质交换,保持了自然本色,不会出现“千里之堤,溃于蚁穴”的情况。

航天器在太空中免不了会发生点小故障,所以需要为航天器配备“太空医生”,进行在轨维修。但是,太空严酷的环境和航天器的复杂性对“太空医生”提出了苛刻的要求,需要进行长期的验证和积累才能完成。中国在航天器在轨维修技术方面已经走在了世界前沿。

机械手主要是由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成的。其中,手部安装在手臂的前端,用来抓持物件,这是执行机构的主体,可根据被抓持物件的形状、重量、材料以及作业要求不同而具有多种结构形式。

2013年7月,中国以“一箭三星”的方式发射了“创新”三号、“试验”七号和“实践”十五号3颗卫星,其中安装在“试验”七号卫星外侧的空间机械手进行了在轨科学试验。

在太空安家的机械手

“蛟龙”号载人潜水器用机械手操作取样器获取海底沉积物样品

机械手具有力气大、效率高、成本低等优点。尽管机械手的灵活度不及人手,但机械手在进行重复性操作时表现出显著的优势。在一项“人机大战打豆豆”比赛中,机械手获胜次数远高于人手,一分钟可以出手160~210余下;在国内一个展会上,某企业参展的一款名为“蜘蛛手”的分拣机械手引人注目。该机械手可实现多目标进行抓取和搬运的功能,具有高效安全的特点,可用于食品、药品、化妆品、电子制造等行业。

随着科学技术的发展,具有智能的机械手应运而生,应用领域也在不断扩大。现在,机械手不仅广泛应用于采矿、冶金、石油、化工、船舶等领域,而且已开始在精密制造、核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域大显身手。

影响气动力的另一因素则是雷诺数对于列车动力的影响,什么是雷诺数呢?就是当随着列车速度的增加,列车向前所受的风的反向作用力也变大,伴随着列车速度的提高,与列车相对的风速越来越高,而风速的增加则会使气动力系数随之减小,但减小的程度不会过大,虽然对列车的速度有一定的影响,但是影响是有限的,当风造成的对流速度为50米每秒时,气动力系数就不在会因为对流速度的增加而增加了。

在“天宫”二号上,更是搭载了全新的空间应用系统,其中就包括空间机械手。人机协同在轨维修试验是“天宫”二号三大关键试验任务之一,也是我国第一次开展人机协同太空在轨维修试验。在轨试验主要是面向航天设备在轨组装及拆卸任务,探索人机协同完成在轨维修典型作业,为空间机器人在轨服务积累经验。2016年10月19日,在“天宫”二号与“神舟”十一号飞船对接后,航天员与机械手协同完成了用电动工具拧螺钉、拆除隔热材料、在轨遥操作等科学试验。

“天宫”二号空间机械手是一款智能化水平很高的设备。在轨试验主要是面向航天设备在轨组装及拆卸任务,探索人机协同完成在轨维修典型作业,为空间机器人在轨服务积累经验。

挑战深海的机械手

沉睡在深海的资源种类和储量,远远超出人们的想象。像深海油气田、洋底多金属结核、热液硫化物矿床、海底可燃冰以及海底生物等都是极其重要的战略资源,进行深海资源勘探和开发具有重要的意义。中国为开展深海探测活动,相继研发了以“蛟龙”号载人潜水器为代表的系列深海勘察装备。

在申遗后时代背景下,花山岩画的对外译介无疑已经成为其从民族非物质文化遗产走向世界非物质文化遗产的必经之路。欲在花山岩画的对外译介中取得良好的效果,就必须认识到其中的重要性和必要性,并在对外译介工作中上有所开拓和创新,整合已有的各种资源,通力合作,借助现代科技和艺术表演形式,并与新媒体充分互动合作,以对外译介的最终目的为中心,根据不同的译介媒体和模态选择不同的译介策略,建立起系统性的多方位对外译介体系,即多媒体多模态的对外译介体系,不断拓展花山岩画的价值空间,提高其在国际上的知名度,使其成为名副其实的世界非物质文化遗产。

“蛟龙”号是我国第一台自行设计、自主集成研制的深海载人潜水器。“蛟龙”号有两个机械手,又被称为“龙爪”,左右各有一个。这两个机械手各有多个关节,可以伸缩、旋转、摆动,开展灵活作业。机械手最大伸长范围为1.9米,全臂展最大持重达65千克。

在海底,机械手简直就是一个“擒拿利器”,可独立完成水下布放、回收、拾取、机构触发等任务,并可与其他工具配合开展水下采样、测量等作业。首次公开露面的“深海勇士”号潜水器,拥有一双灵巧的机械手,是进行海底科考应用作业的重要装备。在此次海试期间,利用该机械手抓取了39个生物,并在海底放置了3个标志物。

苏更林
《百科知识》 2018年第9期
《百科知识》2018年第9期文献

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