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【ATI】上火星 | ATI太空级力/力矩传感器搭载“毅力号”即将登上火星探索之旅

时间:2020-07-31 来源:ATI 工业自动化有限公司 阅读:5035

提起探索宇宙,著名高新科技企业家、慈善家埃隆·马斯克曾经讲过:“人总会需要能够启发自身得到事情。外层空间旅行和探索的存在意义就在于,可以使人们在每天开始的时候都相信未来。这可以使人们对未来充满憧憬,相信未来将比过去更好。我无法想到有比遨游太空、置身群星之中更美好的事情。”



追逐更好未来的美好期许激励了很多跃跃欲试的科技行业从业者,ATI是其中之一。探索发现,向往美好是ATI企业文化的重要组成部分,也是ATI在开发产品的过程中极为看重的精神底蕴。ATI的机器人末端执行工具服役于复杂多变的应用环境,比如高寒高热、特殊化学品。ATI的工程开发团队向来以创造可靠、创新、稳定、尖端的工业产品为荣。


“毅力号”火星探测器即将踏上火星之旅

7月30日,也就是北京昨天今天晚上19:50,美国航天局的一辆六轮火星车(一辆SUV大小)“毅力号”将踏上火星之旅,这是解开这颗红色星球过去秘密的开始。火星车配备了一套仪器和一套精密的钻探系统,它的任务是回答一个困扰了科学家几个世纪的问题:火星是否曾孕育过生命?



2020火星车的太空探索之旅

为ATI带来了一次激动人心的机会。


ATI 太空等级力/力矩传感器助力“毅力号”

ATI为飞行器推进实验室(JPL)开发了可靠耐用的定制款力和力矩传感器,用于最新的火星车2020“毅力号”的太空探索任务。JPL是全球航空航天行业领军者之一,负责NASA的太阳系机器人宇航探索研究实验室,并负责NASA的深太空网络建设、全球顶尖的星际远程通讯系统。


火星车2020探测任务是有NASA、JPL以及其他科研和生产机构联合启动的火星表面探索任务。这次探索任务的主要目标是NASA火星探索计划的一部分,即研究火星表面,获取第一手研究资料。


本次任务的日程包括搜寻缘故微生物的痕迹、分类火星表面气候、研究火星表面地质学以判断是否存在事宜生存的环境、采集星球表面样本,以及最激动人心的任务目标之一—为载人探索火星做准备。


“毅力号”火星车是一辆无人驾驶机器人全地形车,其体积和家用汽车相近;在其探索火星表面的过程中,它会在其主要活动区域采集并分类标记火星表面的岩石和土壤标本。采集完成后的样本容器将会被暂存在火星车内部,准备在任务结束时返回地球。



为完成采集标本的任务,JPL需要设法完成采集并处理太空中各种物质的任务,并需要将各种标本分类标记,并按标记进行储存。为完成此项任务,工程师们专门开发了自动储存管理综合机构。这一机构类似于在现代自动化工程当中的物资抓取、放置和分类管理操作机构。开发这一套复杂的机构及其更为精密复杂的组成元件则尤为挑战。


自动储存管理综合机构的其中一个组成部分是样本采集系统,这个系统的主要组成部分是一个配备多重钻头的钻机,和一台大型机械臂。该系统可以应对火星表面不同区域的不同地质环境。一旦样本采集完成,样本将由样本处理机构,或SHA,进行检查和密封,并储存到火星车上自带的“微型实验室”中。样本处理机构由一台更小的机械臂为主体。


ATI专门定制的力和力矩传感器就集成在该小型机械臂中,用来提升样本处理机构的响应性。有了ATI提供的触觉,样本处理机构可以轻松地在其工作空间内进行作业,以极高的精度完成艰巨的任务,游刃有余。



该子系统模仿了在农业和自动化制造业中常见的自动化流程,这种自动化流程中大量使用机器人来执行高重复性的作业,提高精度。ATI的力和力矩传感器在这些门类的应用当中被广泛使用,以提供更全面的过程控制和过程验证。比如用来验证是否完成了插针操作。


面对挑战,ATI定制太空等级力传感器

一些应用场景,比如芯片加工工厂和石化精炼工厂,应用环境极为特殊。ATI经过多年积累成为了特殊应用场景的专家。


然而之前积累的特殊场景应用积累在火星车2020计划所面临的复杂环境面前都显得不值一提,火星表面的零下低温和粗糙地表将是火星车长期面临的环境。而且在着陆火星之前,火星车及其全部子系统都要经历Atlas 5号火箭的发射过程。



为了给“毅力”号火星车提供坚固耐用的传感器系统,ATI大刀阔斧地改进了传感器的设计以适应其在整趟旅程中将要面临的多重多样的艰苦环境。


ATI开发的航天级传感器具有极高的信号冗余度,以补偿温度变化带来的影响,以保证在各种环境下力和力矩测量的精准性。改款传感器在各种极端温度谱下都经过了精密标定,经过测试在各种极端温度下都有极高的稳定性。为完成该项任务,ATI工程团队开发了专用的标定设备,并进行了全天候耐久测试。



为应对剧烈的环境变化,各个组件大量使用抗温度变化,低脱气材料。这些材料也可以防止样本之间的交叉污染,这也是本次采集任务中最重要的考虑事项之一。经年累月的开发与探索之后,万众期待的火星车2020终于完成组装,整装待发。“毅力”号火星车预定于2020年夏末于佛罗里达州的卡纳瓦尔角发射升空,预定于2021年2月到达火星。


除了外太空任务之外,ATI的航天级力和力矩传感器也可以为其他真空和极端温度应用提供精密力控制。



通过这次火星探测任务,ATI开发的全新科技将成为NASA光荣历史的一部分,当然也将为其他地球上的复杂应用提供解决方案。其具有高级温度补偿,热稳定材料和信号冗余度,也可以用于如辐射环境拆除、油气田、金属铸造、芯片加工等复杂多变的应用。


我们将期待着坚毅号火星车此次任务,也期待着有其他更多丰富的应用可以借助这款航天级传感器的力量。

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