搬運外骨骼助力搜索回收分隊,成功完成嫦娥五號返回器回收任務

2020-12-23 錢男友

12月17日1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域著陸。該公司二院206所研製的搬運外骨骼助力搜索回收分隊成功完成返回器搜索回收任務。任務中,兩名搜索回收隊員身穿外骨骼、攜帶多套搜索設備從直升機降落點快速機動至返回器著陸點。穿上搬運外骨骼後,原本需要兩人共同搬運的設備,只需一人即可單獨完成,大大提升了單人負載機動能力,降低搜索回收作業人員體能消耗。

隨後,搜索回收人員身穿外骨骼在嫦娥五號返回器旁插上一面鮮豔的五星紅旗,為嫦娥五號探月回收任務收官劃上圓滿句號。此外,搬運外骨骼還協助搜索回收分隊在返回器周邊快速搭建應急通訊、照明及電力保障體系,確保搜索回收任務快速、安全、高效完成。

機械外骨骼或稱動力外骨骼(Powered exoskeleton),是一種由鋼鐵的框架構成並且可讓人穿上的機器裝置,這個裝備可以提供額外能量來供四肢運動。

本次參加嫦娥五號搜索回收任務的兩套搬運外骨骼包含上肢助力模塊和下肢助力模塊。通過電動直驅助力模塊及智能步態分析算法,配合人體上下肢關節發力,降低人體能耗,為穿戴者提供上肢臂力、腰肌及臀大肌助力,幫助穿戴者承擔更大載荷,有效降低了手臂、腰臀等部位的疲勞感,適用於複雜地形下的重物握持及搬運。

據悉,搬運外骨骼負載能力達50公斤,在負重搬運機動時可省力約60%,節約人體能耗約30%,動作識別準確率大於99.9%,可在零下40攝氏度至70攝氏度間正常工作,耐受溼度最大為98%,標配的可更換電池在綜合工況下可持續工作約4小時,為在惡劣自然環境中執行嫦娥五號搜索回收任務提供極強的產品適應性和可靠性。此外,搬運外骨骼可智能感知穿戴者肢體行為,並自適應實時調節輸出助力的大小、快慢,其結構輕巧,穿脫方便,人機互動順暢友好,穿戴者的複雜運動行為不受限,其模塊化的設計構造,便於在應急狀態下快速維護。

中國外骨骼系統更實用

中國軍方正在進行多個項目的研發工作,項目內容是設計新一代自帶電源電力驅動外骨骼系統。

還好這種外骨骼系統不能飛(對美國人來說這很幸運),它只是減輕了人體肌肉工作時的負擔—這很有用,尤其是在高海拔地區。

中國軍方已經開發出戰鬥專用外骨骼系統,它能減輕士兵在高海拔地區時的體能消耗,大大提高人的負荷能力。

中國的技術專家們開發了一套4公斤重的外骨骼系統,可節省步行、攀爬、搬運重物消耗能量的10%,站立時消耗的能量也將減少80%。

這套外骨骼系統使用碳纖維材料,重量只有約4公斤,儘管使用環境是在高空、山區,但這種材料能夠承受極端寒冷天氣,而且這套系統不含塑料件,因此非常耐用。

一些高技術裝備如無人機或機器人在複雜地形—如凹凸不平的多巖石或高海拔地帶—行動不便,因此大量工作還需要人親自完成。

在高海拔地區,由於缺氧,人背負1公斤重物相當於在平原地區背負5公斤重物,在海拔3500米地區,人的體能水平下降到正常水平的70%到75%。

外骨骼系統應用前景廣闊

中國開發的這套外骨骼系統從照片上看與美國數套已進行了數年開發的系統非常接近,這倒並不令人驚訝,這些系統在基本原理和總體結構上差別不大。中國的外骨骼系統與美國的類似系統性能上有什麼差別目前不很清楚,外骨骼系統有著巨大的潛力和廣闊的應用前景。

美國陸軍正在測試和試生產「鋼鐵俠」式外骨骼系統,這種系統可極大改變士兵執行任務的方式,它可幫助士兵行動、自發電、為武器系統供電,尤其減輕士兵在作戰行動中的負荷。

美國陸軍還在研製外骨骼系統的多種附件,如懸停背包,它可藉助彈簧上下移動,士兵負重增加很少或基本沒有影響。

美國陸軍最近一直在對洛克希德公司的FORTIS膝蓋力釋放外骨骼裝置進行測試,該系統配備獨立電機、驅動馬達和輕型保形裝置,電源為鋰離子電池,士兵藉助這套系統可負重90公斤爬5層樓,耗費的能源並不多。

FORTIS系統上半部分為一保形結構,通過皮帶系在人的腰部,皮帶連接著柔性的臀部傳感器。傳感器告訴計算機系統士兵的空間位置和運動速度。

外骨骼民用化

一款可提供40kg外部助力自重只有6kg的腰部外骨骼機器人,已經穿在了多家快遞公司的快遞員身上。

其中,德邦快遞引入「麒麟臂」定製版腰部助力外骨骼機器人助力其大件快遞業務,這款腰部助力外骨骼機器人是北京一家科技公司獨立研發製造的新型輔助設備,可有效減輕穿戴者腰部負重,為使用者提供額外的能量和動力,減輕腰肌勞損,避免腰部受傷。

該設備能準確識別穿戴者動作意圖,快速高效提供助力,並可以自主學習穿戴者姿勢和使用習慣,保證穿戴者穿著舒適性和使用安全性,為廣大體力尤其手臂勞動者帶來福音。

在我國外骨骼機器人技術有著很大的發展空間,能夠減輕穿戴者的工作強度,提高工作效率。該產品目前還未在市場上銷售,不過經過大量測試後,很快會推向市場。

相關焦點

  • 搬運外骨骼驚豔現身嫦娥五號搜索回收任務
    來源:環球時報-環球網17日凌晨,嫦娥五號返回器在預定地點著陸。環球時報-環球網記者從航天科工二院206所獲悉,該所研製的搬運外骨骼助力搜索回收分隊成功完成返回器搜索回收任務。任務中,兩名搜索回收隊員身穿外骨骼攜帶多套搜索設備從直升機降落點快速機動至返回器著陸點,穿上搬運外骨骼後,原本需要兩人共同搬運的設備,只需一人即可單獨完成,大大提升了擔任負載機動能力,降低搜索回收作業人員體能消耗。
  • 搬運外骨骼亮相嫦娥五號搜索現場,一人能搬50公斤
    中國航天科工集團二院206所研製的搬運外骨骼航天科工供圖攝中新網北京12月17日電 (郭超凱)12月17日1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域著陸。記者從中國航天科工集團獲悉,該公司二院206所研製的搬運外骨骼助力搜索回收分隊成功完成返回器搜索回收任務。
  • 中國航天科工搬運外骨骼接「嫦娥」回家
    所研製的搬運外骨骼助力搜索回收分隊成功完成返回器搜索回收任務得到《人民日報》等主流媒體廣泛傳播記者從航天科工二院206所獲悉,該所研製的搬運外骨骼助力搜索回收分隊成功完成返回器搜索回收任務。任務中,兩名搜索回收隊員身穿外骨骼攜帶多套搜索設備,從直升機降落點快速機動至返回器著陸點,穿上搬運外骨骼後,原本需要兩人共同搬運的設備,只需一人即可單獨完成。
  • 執行嫦娥五號返回器搜索回收任務的某陸航旅凱旋!
    12月19日上午,執行嫦娥五號返回器搜索回收任務的某陸航旅直升機分隊凱旋,旅隊全體官兵為之鼓舞,為之振奮,為之歡呼,以最高標準迎接任務分隊的勇士們回家! 「北京,雄鷹報告:經初步測量,返回器落點坐標為:東經xxx……」17日凌晨1時59分,嫦娥五號返回器順利在預定區域安全著陸,根據返回器落點預報,在待命陣地盤旋的直升機分隊聽令迅即飛入著陸區域展開搜索任務
  • 形似「鋼鐵俠」的酷炫黑科技:搬運外骨骼接「嫦娥」回家
    新華社北京12月17日電(記者胡喆)17日凌晨,嫦娥五號返回器在預定地點著陸。任務中,兩名搜索回收隊員形似「鋼鐵俠」,身穿外骨骼攜帶多套搜索設備,從直升機降落點快速機動至返回器著陸點。記者從搬運外骨骼研製單位、中國航天科工集團二院206所了解到,此次參加嫦娥五號搜索回收任務的兩套搬運外骨骼包含上肢助力模塊和下肢助力模塊,負載能力達50公斤。
  • 中國「鋼鐵俠」接「嫦娥」回家
    17日凌晨,嫦娥五號返回器在預定地點著陸。 記者從航天科工二院206所獲悉,該所研製的搬運外骨骼助力搜索回收分隊成功完成返回器搜索回收任務。任務中,兩名搜索回收隊員身穿外骨骼攜帶多套搜索設備,從直升機降落點快速機動至返回器著陸點,穿上搬運外骨骼後,原本需要兩人共同搬運的設備,只需一人即可單獨完成 。
  • 回收嫦娥五號返回器
    12月17日拍攝的嫦娥五號返回器回收現場(無人機照片)。12月17日凌晨,嫦娥五號返回器攜帶月球樣品,採用半彈道跳躍方式再入返回,在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸。新華社記者 連振 攝12月17日,工作人員在搬運嫦娥五號返回器。12月17日凌晨,嫦娥五號返回器攜帶月球樣品,採用半彈道跳躍方式再入返回,在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸。新華社記者 彭源 攝
  • 北京BJ40車隊 嫦娥五號回收任務全紀實
    [愛卡汽車 汽車文化 原創]12月17日凌晨,當大多人還在甜美的睡夢中,中國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器——嫦娥五號,攜帶著2kg月壤樣本凱旋歸來,這也宣布了中國航天探月工程的收官之戰告捷。相比起熱烈轟動的火箭發射過程,嫦娥五號返回器的搜索與收集任務更加神秘且充滿挑戰。
  • 航天二院助力嫦娥五號成功奔月:「繞、落、回」全程保障
    12月17日,嫦娥五號探測器搭載長徵五號火箭圓滿完成我國首次月球採樣返回任務。其中,航天二院23所、25所、203所、206所自主研製的多項技術產品為嫦娥五號「繞、落、回」等不同階段提供全面保障支撐,助力我國開啟深空探測新徵程。
  • 嫦娥五號成功著陸回收 中國圓滿完成首次地外天體採樣返回任務...
    北京時間12月17日1時59分,探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸。中國網發 汪江波 攝影中國網17日訊 記者從國家航天局獲悉,北京時間12月17日1時59分,探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸,標誌著我國首次地外天體採樣返回任務圓滿完成。凌晨1時許,北京航天飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥五號軌道器和返回器組合體注入高精度導航參數。
  • 嫦娥五號返回器即將回家 著陸場系統準備就緒
    ,這也意味著,距離嫦娥五號返回器返回地球的時間也越來越近。在返回器搜索任務中,空中分隊往往是最先抵達處置現場的力量,為了完成好搜尋任務,直升機分隊加裝了光電吊艙和大功率探照燈,目前已經進行了十幾次合練和地形勘察。
  • 追「星」現場——嫦娥五號返回器回到誕生地航天五院
    負責搜索回收任務的測控與回收系統技術人員及時發現了目標,回收工作有序開展。和載人飛船相比,嫦娥五號返回器的體積只有飛船返回艙的約1/7,可著陸面積卻是載人飛船的16倍。時值隆冬,在冰天雪地的黑夜搜索如此小的目標,難上加難。不打無準備之仗。
  • 嫦娥五號「繞、落、回」背後的科技力量
    據介紹,這種測量雷達先後圓滿完成長徵七號、長徵五號首飛等數十次飛行任務,為嫦娥五號飛行保駕工作奠定紮實基礎。火箭發射後,微波雷達隨嫦娥五號探測器飛行約7天到達月球軌道,隨後雷達主機及天線隨軌道器與返回器形成的軌返組合體環月飛行,應答機主機及應答機天線隨著陸器與上升器落月完成月壤採樣。之後上升器從月面起飛進入環月軌道,開始月球軌道交會對接。
  • 嫦娥五號順利「繞、落、回」背後的科技力量
    據介紹,這種測量雷達先後圓滿完成長徵七號、長徵五號首飛等數十次飛行任務,為嫦娥五號飛行保駕工作奠定紮實基礎。聲表面波濾波器讓「嫦娥」更「耳聰」在此次任務中,該院23所還提供了另外一個「神器」——自主研發的聲表面波濾波器,它們同時安裝在嫦娥五號及長徵五號火箭中,主要應用在測控、應答機等分系統,全力保障嫦娥五號信號接收、過濾雜波,以及各分系統信號接收、處理。
  • 空地聯合迎接嫦娥五號返回器回家
    來源:央視網目前嫦娥五號軌道器和返回器組合體攜帶此前採集的月壤樣品正在從月球返回地球的途中。等飛行到距離地球5000公裡的高度時,承擔地月往返運輸任務的嫦娥五號軌道器,將與返回器分離,未來,返回器將獨自攜帶月壤樣品在內蒙古四子王旗著陸場著陸。今天(16日)早上,參與此次搜索回收任務的直升機分隊將按照計劃飛抵著陸場區。據我們了解,直升機正在陸續降落。
  • 引領嫦娥五號返回器安全回家
    精準捕獲 引領返回器安全回家此次嫦娥五號返回器將採用半彈道跳躍式,也就是俗稱的「打水漂」方式返回,再入大氣層速度快,捕獲難度大,測控系統能否精準跟蹤直接關係到搜索分隊能否找到返回器,我們一起走進其中的一個雷達站點去看一下。
  • 攬月而歸,踏夢而行——嫦娥五號返回器著陸目擊記
    新華社呼和浩特12月17日電題:攬月而歸,踏夢而行——嫦娥五號返回器著陸目擊記新華社記者任軍川、於嘉17日凌晨,嫦娥五號返回器安全著陸在內蒙古自治區四子王旗預定區域。返回器姿態端莊地立在積雪覆蓋的草原上,等待科研人員揭示更多奧秘。16日深夜,返回器還在「返程」途中,地面搜索回收分隊開始向著陸場預定區域行進。不久前,四子王旗連降多場大雪,給搜救任務增加了不少難度。數十公裡的草原路,有的地方積雪厚達半米。
  • 迎接嫦娥五號回家!返回方式獨特,回收成功為東風-17正名
    自嫦娥五號升空後,其「物流信息」就被全國億萬人民關注著。在12月15日,「我們的太空」公眾號消息稱,攜帶2公斤珍貴月壤的嫦娥五號返回器將結束「太空之旅」,目前地面已經做好準備,全力迎接「五姑娘」回家!並在內蒙古草原的四子王旗著陸場登陸,而獨特的返回方式備受矚目。
  • 北京BJ40車隊 嫦娥五號回收任務全紀實|著陸|月球探測器|太空飛行器|...
    [ 汽車文化 ]  12月17日凌晨,當大多人還在甜美的睡夢中,中國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器——嫦娥五號,攜帶著2kg月壤樣本凱旋歸來,這也宣布了中國航天探月工程的收官之戰告捷。相比起熱烈轟動的火箭發射過程,嫦娥五號返回器的與收集任務更加神秘且充滿挑戰。