自前蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星斯普特尼克1號以來，全世界各國共執(zhí)行了超過4000次的發(fā)射任務(wù)，產(chǎn)生了大量的太空垃圾。

太空垃圾主要包括航天發(fā)射的拋棄物、火箭爆炸物、廢棄航天器，以及飛行器解體產(chǎn)生的碎片等。

如何清理這些太空垃圾，成為一項迫在眉睫的世界性課題。

2月3日，天津大學(xué)現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)中心康榮杰副教授團(tuán)隊研發(fā)了一款新型連續(xù)體仿生機(jī)器人。

該研究成果以《基于幾何約束的記憶合金變剛度新型連續(xù)體機(jī)器人建模與分析》為題，在機(jī)器人領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《機(jī)器人學(xué)研究》上發(fā)表。

這一新型連續(xù)體仿生機(jī)器人身形近似于大象鼻子和章魚觸角，既柔軟可伸縮，又可以有力地抓取物品。在視野盲區(qū)，該機(jī)器人還可利用安裝在末端的攝像頭，繞過障礙物對目標(biāo)進(jìn)行抓取。

據(jù)研究團(tuán)隊介紹，該款仿生機(jī)器人有望成為一名出色的太空“捕手”，有效地處理失效衛(wèi)星和太空碎片。

據(jù)中國青年網(wǎng)報道，康榮杰表示，傳統(tǒng)抓捕太空垃圾的方式，基本上選用的是剛性機(jī)械臂。這些裝置在與衛(wèi)星或飛船外側(cè)的機(jī)械臂及高速移動的空間碎片碰撞后，極易出現(xiàn)損傷。柔性機(jī)械臂則可緩沖與被捕捉物撞擊時的沖擊力。

天津大學(xué)這款新型連續(xù)體仿生機(jī)器人的本體，由超彈性鎳鈦合金制作的中央骨架和3D打印技術(shù)制作的約束盤構(gòu)成。

通過均勻分布在約束盤周圍的驅(qū)動絲，可控制其本體結(jié)構(gòu)主動彎曲，或根據(jù)環(huán)境變化發(fā)生被動變形。

為了提高其柔性結(jié)構(gòu)的負(fù)載能力，研究人員還在機(jī)器人內(nèi)部設(shè)計了由記憶合金驅(qū)動的剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

當(dāng)機(jī)器人達(dá)到預(yù)定的操作位置后，可將驅(qū)動絲與約束盤相對鎖定，進(jìn)而最多可提高機(jī)器人三倍的剛度，使機(jī)器人實現(xiàn)“剛?cè)岵?jì)”的效果。

此外，該仿生機(jī)器人還具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

據(jù)《科技日報》報道，該機(jī)器人無需配備復(fù)雜的傳感系統(tǒng)，就能夠在未知環(huán)境下執(zhí)行避障探索等動作。這突破了傳統(tǒng)機(jī)器人通常只在規(guī)定空間內(nèi)作業(yè)的局限性。

該研究團(tuán)隊的天津大學(xué)戴建生教授表示，該仿生機(jī)器人未來還可應(yīng)用于災(zāi)難環(huán)境救援，航空發(fā)動機(jī)探修等特殊場景。

面對太空垃圾，多年來各國科學(xué)家曾嘗試過各種手段。

2019年2月，英國薩里航天中心宣布，成功完成了世界首次用“魚叉”捕獲太空碎片的實驗。

實驗中，當(dāng)捕捉的目標(biāo)碎片處于1.5米外時，航天器會發(fā)射一個小型“魚叉”，以每小時44英里的速度擊穿碎片，然后將其拖到大氣層中燃燒。

此前，該航天中心曾實驗，在太空中先釋放一顆小型立方星，再利用一張?zhí)厥獾木W(wǎng)捕獲太空碎片以及該小型立方星。最后兩者一起脫離軌道，進(jìn)入大氣層時被高溫分解。

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