欧洲空间局已委托一个由丹麦技术研究所（一家总部位于丹麦的研究与技术组织）领导的泛欧洲联盟，为太空中使用的机械臂开发保护性外壳。这个名为"探索型协作机器人智能皮肤"的项目耗资165万欧元，将从2026年持续至2028年，为期24个月，目标是生产出两种在模拟太空条件下测试过的功能性解决方案。该保护外壳旨在用于执行即将到来的月球任务、未来的火星任务以及在轨操作任务的机器人，这些任务中，磨蚀性尘埃、强烈的太阳辐射以及-150°C至+120°C的温度范围造成了严峻的运行限制。
DTI高级顾问Christian Dalsgaard表示，这项工作与机器人在未来探索中可能发挥的更广泛作用息息相关。"机器人在太空探索中的潜力是巨大的。它们可以帮助完成从月球资源开采到在轨卫星服务和主动碎片清除等各种任务。但这要求机器人极其坚固耐用，并且能够自主运行——或者安全地与人类协作。"
实验室环境中的机械臂测试平台。图片来源：丹麦技术研究所。
"探索型协作机器人智能皮肤"的核心是一个安装在机械臂上的3D打印支架，其设计能够适应不同的机械臂配置。该结构将支持四项集成功能：一层隔热防尘层、柔性电力和数据线缆、能够检测并预防碰撞的传感器，以及旨在增强人机交互的功能特性。DTI选择3D打印是因为它能提供支架所需的设计自由度，但该项目将通过新的设计和材料选择方法，将这一工艺推向超越现有应用的新高度。
多层隔热材料长期以来一直用于航天器，为整体结构或小型仪器提供热防护。但这些应用是静态的。为移动的机械臂开发一套可与之媲美的隔热系统则更加困难，因为外壳必须保持热性能、抵抗粉尘渗透，并在承载嵌入式功能的同时允许重复运动。"应用先进的保护系统可以使机械臂能够由商用现成组件构建而成。这可以为许多太空领域（从深空任务到在轨服务，再到月球殖民）的客户创造一种经济高效的新解决方案。在Admatis，我们致力于任何能让欧洲获得竞争优势的研发，这个项目完全符合我们的战略，"匈牙利太空技术公司Admatis的首席执行官Tamás Bárczy说道，该公司正在开发该项目的热保护系统。
原型太空硬件组装。图片来源：丹麦技术研究所。
该项目的工作建立在先前成功的试运行阶段之上，汇集了拥有机器人技术、材料、热防护和空间系统专业知识的组织机构。波兰的太空应用机器人系统开发公司PIAP Space，以及总部位于卢森堡的太空基础设施公司Redwire的欧洲分部Redwire Space Europe，将提供机械臂和技术专长。这些机械臂正是目前为欧空局即将开展的月球任务所开发的同一批，这意味着智能皮肤从一开始就将针对其旨在保护的具体系统进行设计。DTI负责协调该项目，并贡献了机器人技术、功能材料科学和工业3D打印方面的专家。
Dalsgaard解释说："我们看到了这项技术最终在机器人暴露于极端工况的公司中找到应用的巨大潜力。想象一下金属铸造厂，那里的污垢和极端高温挑战着设备的性能。我们正在开发的技术有可能延长关键设备的使用寿命并降低维护成本。"
太空增材制造面临资格认证限制
太空增材制造工作越来越依赖于证明打印部件能够经受住它们在地球之外将面临的条件。格拉斯哥大学的NextSpace Testrig实验室就是为了测试3D打印金属、聚合物和陶瓷在环境与机械应力共同作用下的耐受性而建造的。其真空室可在-150°C至+250°C之间循环，同时施加高达20千牛顿的载荷，这针对的是在轨制造的一个特定风险：带有微观缺陷的部件可能会开裂或破碎，从而向轨道碎片环境增添新的碎片。
对于欧空局的智能皮肤项目而言，相关的限制是类似的。太空硬件必须在热循环、真空条件和机械载荷下保持功能正常，才能被信任用于执行任务。
利用原位太空资源的拟议ISM范式的潜在应用。图片来源：《自然·通讯》。
来源：中国3D打印网
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