哈工大(Big)研發出(Out)新型矢量飛行機器人(People)

美國(Country)《歐亞評論》雜志網站近日發布的(Of)題爲(For)《精密控制輕型太空機器人(People)橫空出(Out)世》的(Of)文章稱，機器人(People)已經進入太空。從月球上的(Of)着陸器到(Arrive)火星上的(Of)火星車等等，機器人(People)是太空探索的(Of)最佳選手：它們能夠承受極端環境，同時(Hour)不(No)知疲倦地以(By)完全相同的(Of)方式不(No)斷重複同樣的(Of)任務。

文章稱，就像地球上的(Of)機器人(People)一(One)樣，它們既能完成危險的(Of)工作(Do)，也能完成乏味的(Of)工作(Do)，從太空行走到(Arrive)清潔航天器的(Of)表面。随着太空任務越來(Come)越多，科學研究領域越來(Come)越廣，對設備的(Of)需求越來(Come)越多，因此需要(Want)一(One)種能夠在(Exist)人(People)類難以(By)操縱的(Of)環境中進行操作(Do)的(Of)輕型機器人(People)手臂。

然而，能夠在(Exist)地球上操縱這(This)種手臂的(Of)控制機制，到(Arrive)了太空環境中卻不(No)一(One)定可行，因爲(For)地球的(Of)操作(Do)平面是平的(Of)，而太空中的(Of)環境則是不(No)可預測和(And)多變的(Of)。爲(For)了解決這(This)個(Indivual)問題，哈爾濱工業大(Big)學機電工程與自動化學院的(Of)研究人(People)員研發出(Out)了一(One)條重9.23公斤、尺寸約爲(For)一(One)個(Indivual)1歲嬰兒大(Big)小的(Of)機械臂，它能夠承載接近其自重四分之一(One)的(Of)重量，能夠根據環境實時(Hour)調整自身位置和(And)速度。

哈爾濱工業大(Big)學機電工程與自動化學院、機器人(People)技術與系統國(Country)家重點實驗室教授徐文福說：“機械臂的(Of)重量和(And)尺寸都有嚴格限制，空間操作(Do)中控制方法的(Of)可靠性和(And)安全性有着極高的(Of)要(Want)求，爲(For)了解決這(This)些問題，我(I)們研制了一(One)種輕型太空機械臂，并提出(Out)了一(One)種新的(Of)控制方法。”

這(This)樣的(Of)機械臂在(Exist)操作(Do)時(Hour)需要(Want)施加恒定的(Of)力量控制。

徐文福說：“就平面的(Of)恒定控制而言，控制力的(Of)方向是恒定的(Of)，但就未知環境中的(Of)曲面而言，其法向矢量往往會實時(Hour)變化，所以(By)傳統方法行不(No)通。爲(For)了克服這(This)一(One)困難，我(I)們提出(Out)了集成自适應導引控制，可以(By)實現對機械臂末端所需位置的(Of)實時(Hour)修正，從而達到(Arrive)充分接觸并實現恒定力控制。”

把它與在(Exist)一(One)張紙上的(Of)劃線進行比較。當紙張放在(Exist)平坦的(Of)桌面上時(Hour)，保持整條線的(Of)壓力就更爲(For)容易。如果是在(Exist)一(One)個(Indivual)包裹在(Exist)彈球紙上的(Of)張上畫同樣的(Of)線，就要(Want)困難得多，需要(Want)進行具體的(Of)計算才能理解球的(Of)運動，還要(Want)根據筆和(And)球的(Of)位置施加多大(Big)壓力。

爲(For)了保持太空機械臂的(Of)力控處于(At)恒定狀态，研究人(People)員采用(Use)了一(One)種控制方法，這(This)種方法不(No)需要(Want)進行穩态修正，而穩态修正是在(Exist)已知環境下控制系統的(Of)一(One)個(Indivual)關鍵組成部分。穩态修正在(Exist)整個(Indivual)運動過程中對潛在(Exist)的(Of)錯誤進行修正，在(Exist)可以(By)預測的(Of)環境下，這(This)種方法可以(By)解決問題。例如，如果機械臂知道辦公桌的(Of)表面粗糙不(No)平，而強大(Big)的(Of)壓力會導緻紙張撕裂，就可以(By)減輕筆的(Of)壓力以(By)保持一(One)個(Indivual)恒定的(Of)線條。但是，當表層發生(Born)改變且不(No)可預測時(Hour)，保持恒定的(Of)修正狀态會導緻更多的(Of)錯誤，因爲(For)并非所有的(Of)修正措施都能解決所有的(Of)錯誤。

研究人(People)員測試了這(This)種輕型機械臂的(Of)控制法，發現即便是在(Exist)未知的(Of)表面上，這(This)種機械臂的(Of)調整速度也快于(At)傳統手段操控的(Of)機械臂，跟蹤效果足夠穩定，可以(By)予以(By)實際應用(Use)。

徐文福說：“利用(Use)拟建的(Of)輕型空間機械手和(And)集成自适應導引控制方法，可以(By)解決在(Exist)軌維護中的(Of)實際問題，比如空間目标捕獲、在(Exist)軌組裝、在(Exist)軌維修等。”

據徐介紹，這(This)項研究可以(By)作(Do)爲(For)未來(Come)輕型機械臂設計的(Of)參考，而控制方法則可以(By)應用(Use)于(At)機器人(People)表面磨床和(And)抛光器的(Of)加工過程。（編譯/楊柯）

來(Come)源：參考消息網