新型模塊化太空機械臂登場，克薩(Kvaser) CAN總線助力“黑科技”_風聞

近日，由德國布倫瑞克工業大學空間系統研究所Institute of Space Systems（IRAS）與德國亞琛工業大學結構力學與輕量化設計研究所Institute of Structural Mechanics and Lightweight Design（SLA）組成的HOMER團隊，成功研發了應用於太空的新型模塊化機械臂，該模塊化機械臂可以根據需要調整其長度和自由度。每個模塊內都設有電源處理、控制和通信等設備。其中，用於控制機械臂的伺服驅動器選擇了在CAN總線領域有着40多年經驗的克薩（Kvaser）- Leaf Light HS v2 CB。

在距離地球300多千米的高空，地球軌道空間存在着眾多飛行器和其他物體，還有大量的太空垃圾，是一個高度複雜和充滿嚴峻挑戰的環境。在軌道上建造、維護和維修航天器有助於延長它們的壽命並減少漂浮在太空的垃圾碎片，在軌服務（OOS）與在軌組裝（OOA）是有助於緩解太空垃圾日益增加這一棘手問題的兩種方式。

考慮到將人類送上太空成本較高且存在一定風險，為了最大限度地減少維修、維護和裝配中有風險的人機交互操作，銅頭鐵臂的太空機器人具有明顯的優勢。然而，太空機器人通常是為特定目的或應用而創建的，並且需要投入大量的設計工作和高昂的成本花費，這往往使它不適用於許多目的。

因此，HOMER團隊開展了關於機械臂的合作項目，通過開發關節旋轉軸偏移45°的非常規運動鏈，將太空應用中使用的機械臂模塊化。該模塊化機械臂可以自行做物理調整，在操作過程中根據需要調整其長度和自由度。

模塊化機械臂的概念是高度冗餘，易於適應多種任務，並顯著降低了在飛行器中佔用的裝載空間，同時提高了操作靈活性。此外，使用一個多功能通訊儀作為模塊連接器，可在操作中實現自行重新配置。

HOMER團隊開發了兩個在地球上的演示器；小型檢查及維修臂 - Little Inspection and Servicing Arm（LISA）和用於重新配置和抓取的中型臂- Medium-sized Arm for Reconfiguration and Grappling Exercises’（MARGE），以確定操作負載、傳動器設計、軸接頭設計以及結構設計和優化。

該項目的願景是通過在子系統層面細分公共衞星總線，開發一個完全模塊化的衞星體系結構。通過組合標準化的子系統模塊，形成一個完全模塊化的衞星。

每個模塊內的電子設備機架包含用於電源處理、控制和通信的設備。Kvaser Leaf Light HS v2 CB控制Copley Controls公司的伺服驅動器。Actronic Solutions為該項目提供了建議和支持，建議採用基於PCB的CAN接口，並提供伺服驅動器。（Copley Controls是半導體、醫療、製藥和自動化組裝以及檢測行業高性能放大器，線性電機和運動解決方案OEM製造的全球領導者。Actronic Solutions提供伺服和步進電機，音圈驅動器，旋轉和線性螺線管及相應的驅動器和控制，為客户提供連接到控制系統的定製解決方案。）

LISA和MARGE證明了高度冗餘模塊化機器人系統的一般可行性，iSSI接口用於機器人應用的能力以及自行重新配置的概念也得到了證明。

這個概念不僅可應用於太空，考慮到在危險環境中維修、維護和裝配中儘可能減少對人機交互的需求，它還可以用於其他惡劣環境，例如海底或核反應堆的受限、高放射性區域。模塊化、高度冗餘的設計還可讓這項技術應用到其他領域的更多項目中，因為它增加了生產過程中的靈活性，減少了加工時間，並可快速調整適應多種產品的製造。

祝願HOMER團隊在他們的項目中不斷取得成功。希望我們幾年後會看到接下來的陸地演示模型BART和MAGGIE！

使用的克薩**（Kvaser）**產品

Leaf Light v2 CB是克薩（Kvaser）熱門產品Leaf Light v2單通道高速USB轉CAN總線接口的電路板裸卡。作為USB轉CAN接口領域的主力軍，Kvaser Leaf Light產品系列在連接PC方面可靠性強，成本低。

參與項目的機構

德國亞琛工業大學結構力學與輕量化設計研究所（SLA）

德國布倫瑞克工業大學空間系統研究所（IRAS）

德國柏林工業大學空間技術主席