天宫大戏:机械臂畅想②——“兜底”策略

底线思维,是一个好东西。凡事预则立,不预则废。

自从天宫大戏开场,笔者就十二万分关注其“机械臂”这场重头戏,

这几天看下来,关于空间站上的机械臂可不可以直接抓取飞船的问题,似乎已经没有悬念了。飞船来到空间站,的确是可以不经过“交会对接”,直接由机械臂抓取,然后转向、定位,或直接定位,然后是对接、锁紧…

然而,对于天和核心舱上的机械臂来说,毕竟是我们的第一次,以前还不曾尝试过,所以还是很期待!

就像许多航天人说的,一艘艘飞船,一枚枚火箭,就像自己的孩子。因为是“自己”的,所以在期待之外,或许还有一丝忐忑,或者说,更多了一份牵挂。

什么时候开始第一次使用机械臂?什么时候开始第一次抓取飞船?什么时候第一次抓取问天实验舱?

画面会抖吗?视频会卡吗?操作流畅吗?有一镜到底吗?有4K高清吗?有直播吗?直播会是在半夜吗?……

也许,画面真的会抖,视频真的会卡,4K——但不是官方的,直播——临到场可能也会喊咔,但不管怎样,网友的心情总也不会太差。如今,我们已经能够以一种淡然的心态来接受自己的不足,以一种平视的眼光来接受同行的评判和对手的吐槽,……

估计咱们自己的机械臂“处子秀”还有几天,闲着也是闲着,网上找几张同款图片打发时光。

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IIS机械臂抓取龙飞船

相关视频请戳:【空间站机械臂成功捕获龙飞船

怎么样?危险吧?的确有点危险。悬吧?真的有点悬。

我一直在想,如果突然一阵风吹过来,该怎么是好?或者,飞船上哪位突然得知了他/她中大奖了,他梦想成真了,她爱豆翻牌了,孙子孙女会叫爷爷奶奶了,那股高兴劲儿没拿得住,突然就来一个空手翻筋斗,或是别的什么特具有爆发力的动作,是不是都会影响了飞船的重力分布,进而干扰到机械臂的稳定工作?

是啊,俗话说,不怕一万,就怕万一。一次两次不出错,百次千次不出错,不等于永远不出错,万一没抓住怎么办?

好了,终于说到正题了。这就是本文一开始提到的底线思维。

“兜底”策略。“兜底”这个词,很形象,懂中文,一看这几个字,就能理解个八九不离十。

为了预防万一,避免出现机械臂抓取失误、飞船受(轻微)碰撞漂移的情况,(甚至包含抓住后又意外不慎掉落、丢失的情况),可以采取一种“兜底”策略。如图:

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在机械臂的远端(抓取端)设置一个网兜,飞船靠泊时进入网兜,这样相当于为抓取操作加了一道软约束。就算一次抓取不成功,还可以再来一次。就算飞船出现了漂移,也不会太远。

近地轨道基本处于零重力状态,机械臂做长一些,多做几个自由度,多来几个分段,包括多加一段网兜啥的,在结构、材料、加工制造方面应该都不成问题;主要是操控软件、算法逻辑上繁琐一些,但也不是不可实现的。

有人会说:一般只有在建筑工地上才会使用网兜。空间站,这么高大上的地方,也使用网兜,太不自信了!太不伦不类了。

那又怎么样?别说空间站了,就说航空母舰吧!航空母舰也很高大上,航母上使用“阻拦索”,极端情况下还要采用“阻拦网”,来帮助无法正常着舰的战机减速、降落。有图为证:

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航母上的阻拦网

视频请戳:【阻拦网帮助飞机降落航母[1957]

话说回来,关于机械臂+网兜的“兜底”策略,应该还只是笔者的臆想,目前还没有见到真实案例。

之所以关注机械臂,关注用机械臂直接抓取前来“靠泊”的飞船或其他类型的人造天体或构件,为什么?其实,答案是显而易见的。空间大戏的舞台有两块,一块在舱内,一块在舱外。如果论体积,舱内的舞台只有110立方米,舱外的舞台则可以说是无限的。太空行走已经很让人心潮澎湃了,如今再有了机械臂,真的是如虎添翼了。

前几天拙文一篇【天宫大戏:机械臂畅想——好事要成双】曾谈到:希望有两只机械臂。这两天,又狠狠的做了一把功课,得知我国的天和空间站上,真的有“一双手”,即:有两只机械臂。果真如此,那也算是“心想事成”了。不过,目前天和上的两只机械臂是一大一小,……真相究竟如何,拭目以待。

本文主要讨论机械臂的“兜底”策略。所谓“兜底”,往往是针对一些极端情况,某些极其苛刻的条件下可供选择的对策。平心而论,这些极端情况的发生概率极低,所以,兜底策略也多半是备而不用的。

2021-06-21
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