R2机器人( 中国航天).doc

世界上第一台“人形太空机器人”
北京时间2011年2月25日,美国“发现”号航天飞机把世界上第一台“人形太空机器人(Robonaut 2,简称R2)”运送到国际空间站。R2是由美国宇航局和通用公司联合研制的机器人,主要用于维护空间站内实验室并完成一系列测试,为今后更为先进的太空机器人承担更为繁重的任务来铺路。R2走进国际空间站,标志着太空机器人由此进入了自主机器人的新时代。
进入空间站以后,R2大部分时间处于休眠状态,人类宇航员们每次将它拿出来的唯一目的就是对其进行各项测试工作。2011年8月,它被首次激活,10月份它执行了首个动作指令。2011年12月25日即圣诞节前后再投入测试,工程人员将首先测试它于失重状态下在一个固定支架上工作的情况。
2012年2月15日,地面控制人员激活了机器宇航员的内置计算机程序软件,使其能够伸展开右臂,并且能转动手指。随后国际空间站指令长伯班克将自己的手放进R2的手心里,然后R2慢慢握紧了他的手。
完成任务后,2020年以后的某个预定时间,它将与洋的航天器坟场。
一、关于R2的总体描述
R2主要是由铝和镀镍碳纤维材料制成,躯干呈白色,头戴金色头盔。,,整体重量为330磅,行动速度大于7英尺/秒,其外形组成如图1所示。为了保护自己和宇航员,它的躯干、手臂和每根手指上都有防护软垫,因此看上去不像金属构件那样生硬。R2的关节里装满了弹簧,全身遍布350多个电子传感器,其指尖甚至能感受到一根羽毛的存在。
R2还有1个“双肩背包”,这是它的电源系统,上面的接口与空间站电源接口连接,就可以充电;如果它在小行星或火星上执行任务时,这个背包内将装载尽可能多的电池。
图1 R2的组成
二、关于R2的自由度
为了达到类似于人的工作能力,R2的全身配有350个传感器、38个控制器和54个伺服电机。之所以被称为世界上第一台“人形空间机器人”,是因为它有42个自由度关节在发挥作用,其设置部位见图2所示。
图2 42个自由度的分布
三、R2 的灵巧手
相比上世纪末问世的“机器宇航员-1(也称R1)”, 造价大约250万美元的第二代人形机器人的手指活动关节增加至4个,这使它能够完成一个宇航员需要戴着手套完成的精密任务。它集合了目前机器人科技的最前沿技术,装备有各种各样的感应器和灵活的带有五个手指的手。
R2的每只手都有12个自由度。手部功能主要有两方面作用,一方面是实现牢固的抓取功能,这一功能是实现由3自由度手指和2自由度拇指相互配合来完成的动作;另一方面是正反向的灵活运动功能,这一功能是实现由1自由度的手掌配合5个手指来完成的动作。R2的手可以进行极端局部旅行,延长扩展了手指和拇指的活动范围,可以完成和人握手、拿信封等动作,如图3所示。另外,5个手指通过一种特殊的结构和机构设计,精巧地安装在手掌上,如图4所示。R2的灵巧,允许它使用和宇航员使用的相同的工具,而不需要人们为机器人再专门设计制作另一套新的工具。
图3 R2可以像人一样地灵活拿笔
图4 手指和手掌的连接

四、R2的颈部
它的颈部有3个自由度;另外,受人体的启发,它的设计采用双关节结构,以便增强观察能力。R2的颈部类似于我们人类的脖子,不仅可以前后左右旋转运动,也可