北京做网站企业,qq网页版登录官网登录入口网站,慕课网站开发与实现,域名注册要求来源#xff1a;千慧知识产权空间机器人是在太空中执行空间站建造与运营、卫星组装与服务、行星表面探测与实验等任务的一类特种机器人#xff0c;是世界航天大国竞相发展的热点领域。当前#xff0c;空间机器人已经在国际空间站、飞船、卫星等飞行器的在轨维护、空间装配、… 来源千慧知识产权空间机器人是在太空中执行空间站建造与运营、卫星组装与服务、行星表面探测与实验等任务的一类特种机器人是世界航天大国竞相发展的热点领域。当前空间机器人已经在国际空间站、飞船、卫星等飞行器的在轨维护、空间装配、月球探测和火星探测等任务中得到广泛的应用相关研发试验活动高度活跃呈现出一系列发展特点和趋势。空间机器人发展特点和趋势基于我国航天技术进步和产业发展需求国家知识产权局专利分析普及推广项目空间机器人课题组从在轨服务机器人技术、星表移动机器人技术、MDA公司专利布局、国外型号重要专利剖析、技术转移可行性分析等五个视角出发对空间机器人技术进行深度剖析。在轨服务机器人近年来人工智能、机器人等新兴技术飞速发展为在轨服务机器人提供了良好的研究基础美国、欧洲、日本等国家或地区均开展了相应的在轨服务机器人研制项目和发展计划并在核心技术分布、地域部署上形成了专利体系化布局。基于全球空间机械臂、操作末端和自主操作技术领域的专利文献分析获得了主要技术创新国家的技术研究重点。其中美国作为空间机器人项目开展最多的国家其相关技术发展得到德国、日本、加拿大等国的协助其在轨服务机器人领域的技术创新侧重于机械臂空间冗余构型设计、空间仿人灵巧手、空间目标对接技术等技术方面并在自主在轨加注、在轨模块更换与装配和空间碎片清理方面取得了较大技术突破。日本参与了美国早期空间机器人项目研制具有较强的技术实力其在轨服务机器人的技术创新侧重于空间机械冗余构型设计和空间目标对接技术且近些年的自主操作技术以空间碎片清理为主技术方案侧重于鱼叉绳系机器人和电磁吸附抓捕。在轨服务机器人的空间目标对接技术专利申请量排名第一从核心专利分析情况来看MDA公司、波音公司和NASA的空间目标对接技术主要侧重于非合作目标以及没有对接特征空间目标的捕获与对接技术不仅可以对早期的在轨飞行器进行延寿操作而且可以应用于空间军事卫星捕获和降轨操作。另外通过梳理空间目标捕获与对接技术的发展历程发现目前国内外针对空间目标的捕获方式呈现多元技术并行发展趋势具体涉及绳系或飞网捕获、抓取捕获、插接捕获和吸附捕获捕获对象从合作目标扩展到了非合作目标且捕获目标从低轨向高轨逐步扩展。星表移动机器人星表移动机器人主要包括轮式移动机器人、腿式行走机器人和轮腿组合式移动机器人等类型它们各有相应的特点和适用范围。根据对星表移动机器人相关专利文献的分析可以发现星表移动机器人领域的技术创新从20世纪60年代至今一直保持一定的热度专利技术的出现与重要事件的发生相伴相生。90年代以前世界范围内主要围绕轮式移动机器人开展相关的技术研发和专利布局90年代以后腿式机器人的相关研究开始变得活跃进入21世纪后将轮式移动机构的高速高效性能和腿式移动机构的地形适应能力相结合的轮腿组合式移动机器人越来越受到业内的重视全球范围的相关研究如火如荼地开展但由于轮腿机器人结构和控制更为复杂还有大量的科学问题、内蕴机理和基本特性的认识尚需突破实际应用还需一定的时日。在星表移动机器人中轮式移动机器人也叫星球车因技术相对成熟而得以广泛应用是目前成功登陆月球和火星的表面探测器采用的结构形式。对于星球车车辆整体的结构设计、悬架机构、车轮机构和移动控制是决定机器人能否顺利通过行星表面和完成指定任务的关键技术和重要因素。通过对各个时间阶段的代表性专利文献进行分析可知轮式移动机器人的技术发展大体经历了如下过程20世纪60年代主要是基于地面车辆进行改造尤其针对车轮结构展开设计和测试60年代末到70年代初围绕车辆的悬架系统进行改进和优化到了80年代为了进一步适应火星探测的任务研究开发新的悬架系统进入90年代对车辆的结构和功能进行优化设计例如悬架的折展设计以提高星球车的可运输性进入21世纪后对于轮式移动机器人的移动控制和智能化方面的研究增多近几年更是向着提高机器人多功能性的方向发展以适应多样化的应用需求、提高空间运输和作业效率。轮式机器人移动系统技术功效矩阵分析图通过对轮式机器人移动系统开展技术功效矩阵分析可知用于增强地形适应和通过性、提高稳定性、提高空间可运输性以及提高定姿定位能力的专利技术较多用于实现空间实验支持包括零重力实验、便于采样和样品收集等、降低能耗、提高转向性能的相关专利文献较少。增强地形适应和通过性与四种技术手段都相关其中通过车轮和整体结构设计来实现的专利文献最多而提高稳定性和空间可运输性与悬架设计、车轮设计和整体结构设计三种技术手段相关其中提高稳定性最相关的技术手段是悬架设计而提高空间可运输性最主要是通过对车辆进行轻量化、模块化、小型化等整体结构设计来实现。此外定姿定位能力、可操控性、驱动性能和转向性能主要由移动控制技术来提高和改进。而载人适应性设计主要是在整体结构设计中考虑供氧、照明、安全保障和乘坐舒适性等方面而进行功能增设和优化。MDA公司专利布局加拿大MDA公司基于其先进的空间机器人技术已成为美国在轨服务项目的主要研制方之一其专利技术创新主要侧重于自由飞行器捕获、在轨加注工具与安全操作以及通信卫星在轨组装等。MDA公司在轨服务机器人的专利申请主要分布在美国、加拿大和欧洲。MDA公司在20世纪70年代就开始在美国布局相关专利随着MDA公司参与美国在轨服务项目越来越多其在美国的专利申请量也呈现大幅上升趋势近些年MDA公司更侧重于在日本进行专利布局。MDA公司研制的空间基础设施服务SIS航天器可以在GEO上开展在轨加注任务可以携带推进剂箱到达GEO并装备了机械臂和工具箱来维护卫星。围绕上述服务航天器的研制MDA公司于2008年至2016年在全球布局了75件专利主要分布在美国、加拿大、日本、欧洲EP和俄罗斯实现了SIS航天器在未来市场国家的权利保护专利主要涉及在轨燃料加注系统总体技术、推进剂传输系统、安全操作工具和目标航天捕获固定方案等。国外项目重要专利剖析美国宇航局推进的空间机器人研究计划和发展项目最多为了对其技术发展动态进行深入剖析本课题获取了其重要空间机器人项目的专利簇具体涉及第二代机器人宇航员Robonaut2、小行星重定向任务的TALISMAN机械臂系统、“蜻蜓”在轨卫星组装项目、“蜘蛛制造”空间制造系统等。其中NASA与通用公司合作联合研制的第二代机器人宇航员(Robonaut2)于2011年进入国际空间站成为空间拟人机器人发展的里程碑之一。针对Roubonaut2的研制NASA与通用公司在2008年至2015年联合提交了42项与第二代机器人宇航员Robonaut2相关的专利申请具体涉及总体技术、控制技术、感知技术、通信技术、交互操作技术、任务规划技术以及灵巧机器人手臂、手指等。Roubounaut2的专利布局侧重于美国、日本和德国且近些年选择在中国、加拿大和澳大利亚进行布局主要涉及到整体结构、任务规划、灵巧操作控制和驱动等关键技术这些技术可以在工业领域进行技术转移应用具有较大的商业推广应用价值。通过梳理Roubonaut2项目的灵巧手技术发展历程发现从2009年至2014年NASA和通用公司在灵巧手技术方面提交了10项相关专利申请。其中2009年的5项专利申请分别涉及手腕、拇指组件、手指肌腱驱动、手指执行器和抓握装置2010年的两项专利申请主要涉及手指控制2013年的专利公告号US8857874B2对Roubonaut2的手指组件进行技术改进2014年的专利公告号US8919842B2则对灵巧手的肌腱操作技术进行了改进。总体上来说NASA和通用公司通过机械结构、驱动、控制等方面的技术创新实现了灵巧手的仿人操作灵活性、稳健性、精细程度和及时反应等方面进行了能力提升。空间机器人技术转移可行性分析关键技术转移部分案例专利的价值除了对自主创新的技术进行有效保护之外更重要的是通过对其实施转化获取经济效益。空间机器人在空间环境工作要满足严苛条件客观上要求其技术标准相比于地面更加严格能够满足空间环境要求的空间机器人在未来向工业等其他领域进行技术转化的空间广阔。本课题梳理了空间机器人中可向民用领域推广并适应市场需求的关键技术并结合国外案例、我国专利储备、转移领域对梳理出的关键技术进行技术转移可行性分析如下图所示。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
