CN107263495A - 一种太空垃圾清理智能机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种太空垃圾清理智能机器人，包括船舱，还包括：与所述船舱连接的视频及激光测量系统，用于捕捉测量太空垃圾的信息；与所述视频及激光测量系统连接的自动分析处理系统，用于计算太空垃圾的大小，体积和运动速度等数值，并自动选取处理方法；与所述船舱连接的抓取装置，用于抓取大中型和小型太空垃圾；与所述船舱连接的吸附装置；与所述船舱连接的空气炮；与所述船舱连接的激光炮。该太空垃圾清理智能机器人具有完整的一套太空垃圾智能清理系统，对于不同类型的太空垃圾能够测量识别，并采用相应的装置和流程进行处理，能够有效清理各种尺寸的太空垃圾，改善太空环境。

Description

一种太空垃圾清理智能机器人
技术领域
本发明涉及航空航天领域，特别是涉及一种太空垃圾清理智能机器人。
背景技术
目前，地球轨道中飘浮着难以计数的太空垃圾，其中至少有2万块大尺寸碎片可在地面进行追踪。最大碎片相当于一辆公共汽车，可观测到的最小碎片与垒球相当。科学家指出，一块阿司匹林药片大小的碎片就能把人造卫星撞成残废，大于10厘米一个棒球大小的垃圾则可能直接撞碎航天器。还有更小的太空中毫米级以上的空间碎片数以亿计，总数量达几千吨。同时，世界各国发射了6500多艘航天器，废弃卫星有5000多颗，它们随时有可能坠入地球。更严重的是，环绕地球轨道的碎片数量，以每年2％～5％的速度递增。按照这个速度计算，如果不加以清理，那么近地轨道在300年后就可能被垃圾填满。人类很快就要进入太空穿梭时代，因此必须处理天空垃圾。
当前收集垃圾的主要方案有：方案一：瑞士航天中心正在研发一种超快仿生手臂，将其安装在“清洁空间一号”卫星上，捕捉并回收太空垃圾，能在0.05秒内抓住各种不规则形状的抛掷物。方案二：日本理化学研究所的科学家们则提议为国际空间站安装一个激光系统，用于“射杀”太空垃圾。这个激光系统可利用空间站上的望远镜，搜寻和锁定约100千米外的太空垃圾，而后发射激光。强大的激光脉冲能够将太空垃圾推入地球大气层，最后迫使其在大气层中燃烧殆尽。方案三：更具环保意义的尝试则是“二维宇宙飞船”。这种航天器使用特殊的二维薄膜材料制成，可以包裹住太空垃圾并使其离开轨道。据美国宇航局介绍，“二维宇宙飞船”面积大小为1平方米、重量约为35克，发射成本大为减少。这些方案存在一定的不足，方案一：不适合于大型垃圾，因为无论抓取还是携带都会发生问题；方案二：对于小型以上的太空垃圾有可能会产生爆炸，将垃圾打散，产生更多的垃圾，或者具有新的四处飞散的垃圾；方案三：不适合大型垃圾的清理。太空垃圾处理的原则应该是：(1)各种具有威胁性的垃圾都可以处理；(2)处理大垃圾时不会产生残余的小垃圾和引入新的垃圾。鉴此，需要一种可以实现清理各种尺寸太空垃圾的机器人。
发明内容
本发明的目的是提供一种太空垃圾清理智能机器人，能够实现清理各种尺寸的太空垃圾，改善太空的环境。
为解决上述技术问题，本发明提供一种太空垃圾清理智能机器人，包括船舱，还包括：
与所述船舱连接的视频及激光测量系统，用于捕捉测量太空垃圾的信息；
与所述视频及激光测量系统连接的自动分析处理系统，用于计算太空垃圾的大小，体积和运动速度等数值，并自动选取处理方法；
与所述船舱连接的抓取装置，用于抓取大中型和小型太空垃圾；
与所述船舱连接的吸附装置，用于吸附微型太空垃圾，进行回收集中；
与所述船舱连接的空气炮，用于将无法抓取的大型垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；也用于将收集的各种垃圾以及挤压成块的太空垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；
与所述船舱连接的激光炮，用于汽化不需要回收的微型太空垃圾。
优选地，所述抓取装置包括机械手和与其可更换连接的弹射网。
优选地，所述抓取装置还包括与所述机械手连接的柔性机械臂。
优选地，所述吸附装置包括：磁力吸附器，用于吸附磁性微型垃圾，与磁力吸附器可更换连接的静电吸附网，用于吸附非磁性微型垃圾。
优选地，还包括设置在所述船舱内部的压机，用于将抓取的小型垃圾或吸附的微型垃圾挤压成块。
优选地，所述空气炮包括储气罐，和储气罐连接的压缩空气泵、与压缩空气泵连接的空气炮电控气阀和与空气炮电控气阀连接的无后坐力气炮。
优选地，所述激光炮包括激光发射控制器、与激光发射控制器连接的激光光源和与其连接光学聚焦装置。
本发明所提供的一种太空垃圾清理智能机器人，包括与所述船舱连接的视频及激光测量系统，用于捕捉测量太空垃圾的信息；与所述视频及激光测量系统连接的自动分析处理系统，用于计算太空垃圾的大小，体积和运动速度等数值，并自动选取处理方法。与所述船舱连接的抓取装置，用于抓取大中型和小型太空垃圾；与所述船舱连接的吸附装置，用于吸附微型太空垃圾，进行回收集中；与所述船舱连接的空气炮，用于将无法抓取的大型垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；也用于将收集的各种垃圾以及挤压成块的太空垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道。与所述船舱连接的激光炮，用于汽化不需要回收的微型太空垃圾。该太空垃圾清理智能机器人具有完整的一套太空垃圾智能清理系统，对于不同类型的太空垃圾能够测量识别，并采用相应的装置和流程进行处理，能够有效清理各种尺寸的太空垃圾，改善太空的环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种太空垃圾清理智能机器人的结构示意图。
其中：
船舱—1、视频及激光测量系统—2、自动分析处理系统—3、抓取装置—4、吸附装置—5、压机—6、空气炮—7、激光炮—8、机械手—41、弹射网—42、柔性机械臂—43、磁力吸附器—51、静电吸附网—52、储气罐—71、压缩空气泵—72、空气炮电控气阀—73、无后坐力气炮—74、激光发射控制器—81、激光光源—82、光学聚焦装置—83。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种太空垃圾清理智能机器人的结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，一种太空垃圾清理智能机器人，包括船舱1，还包括：与所述船舱1连接的视频及激光测量系统2，用于捕捉测量太空垃圾的信息；与所述视频及激光测量系统2连接的自动分析处理系统3，用于计算太空垃圾的大小，体积和运动速度等数值，并自动选取处理方法。视频及激光测量系统2首先对太空垃圾采集视频信息，并进行激光测量，将采集和测量的信息传递给自动分析处理系统3进行分析处理，得出太空垃圾的体积和运动速度等数值，并相应的选取预先设定的处理程序。
与所述船舱1连接的抓取装置4，用于抓取大中型和小型太空垃圾；与所述船舱1连接的吸附装置5，用于吸附微型太空垃圾，进行回收集中。在分析处理得到目标太空垃圾的各项数值后，太空垃圾清理智能机器人进入对太空垃圾的收集和处理阶段，通过抓取装置4收集大中小型垃圾，通过吸附装置5收集微型太空垃圾。
优选地，还包括设置在所述船舱1内部的压机6，用于将抓取的小型垃圾或吸附的微型垃圾挤压成块。小型垃圾和微型垃圾体积较小，无法直接处理，需要压缩达到一定体积后，才能回收到地球或者进行太空炮击。
与所述船舱1连接的空气炮7，用于将无法抓取的大型垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；也用于将收集的各种垃圾以及挤压成块的太空垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道。在收集到大中型太空垃圾或者压缩成一定体积的小型和微型垃圾后，通过空气炮7将其推射到燃烧损毁的大气轨道，或者回收到地球，亦可由激光直接将其高能燃烧汽化。
与所述船舱1连接的激光炮8，用于汽化不需要回收的微型太空垃圾。对于不需要回收的微型太空垃圾直接通过激光炮8进行汽化。
优选地，所述抓取装置4包括机械手41和与其可更换连接的弹射网42，用于抓取机械手无法抓取的大中型太空垃圾。
优选地，所述抓取装置4还包括与所述机械手41连接的柔性机械臂43。柔性机械臂43能够辅助机械手41进行太空垃圾的抓取。
优选地，所述吸附装置5包括：磁力吸附器51，用于吸附磁性微型垃圾，与磁力吸附器51可更换连接的静电吸附网52，用于吸附非磁性微型垃圾。
优选地，所述空气炮7包括储气罐71，和储气罐71连接的压缩空气泵72、与压缩空气泵72连接的空气炮电控气阀73和与空气炮电控气阀73连接的无后坐力气炮74。空气炮7的气源来自储气罐71，通过压缩空气泵72输送，由空气炮电控气阀73控制，最后由无后座力气炮74发射。
优选地，所述激光炮8包括激光发射控制器81、与激光发射控制器81连接的激光光源82和与其连接光学聚焦装置83。
综上所述，本发明所提供的一种太空垃圾清理智能机器人，主要包括船舱1，与所述船舱1连接的视频及激光测量系统2，用于捕捉测量太空垃圾的信息；与所述视频及激光测量系统2连接的自动分析处理系统3，用于计算太空垃圾的大小，体积和运动速度等数值，并自动选取处理方法。与所述船舱1连接的抓取装置4，用于抓取大中型和小型太空垃圾；与所述抓取装置4连接的吸附装置5，用于吸附微型太空垃圾，进行回收集中；处于所述船舱1内部的压机6，将抓取的小型垃圾或吸附的微型垃圾挤压成块，进行收集。与所述船舱1连接的空气炮7，用于将无法抓取的大型垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；也用于将收集的各种垃圾以及挤压成块的太空垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道。与所述船舱1连接的激光炮8，用于汽化不需要回收的微型太空垃圾。该太空垃圾清理智能机器人具有完整的一套太空垃圾智能清理系统，对于不同类型的太空垃圾能够测量识别，并采用相应的装置和流程进行处理，能够有效清理各种尺寸的太空垃圾，改善太空的环境。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种太空垃圾清理智能机器人，包括船舱，其特征在于，还包括：
与所述船舱连接的视频及激光测量系统，用于捕捉测量太空垃圾的信息；
与所述视频及激光测量系统连接的自动分析处理系统，用于计算太空垃圾的大小，体积和运动速度等数值，并自动选取处理方法；
与所述船舱连接的抓取装置，用于抓取大中型和小型太空垃圾；
与所述船舱连接的吸附装置，用于吸附微型太空垃圾，进行回收集中；
与所述船舱连接的空气炮，用于将无法抓取的大型垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；也用于将收集的各种垃圾以及挤压成块的太空垃圾炮击推入指定燃烧损毁的大气轨道；
与所述船舱连接的激光炮，用于汽化不需要回收的微型太空垃圾。
2.根据权利要求1所述的太空垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述抓取装置包括机械手和与其可更换连接的弹射网。
3.根据权利要求2所述的太空垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述抓取装置还包括与所述机械手连接的柔性机械臂。
4.根据权利要求1所述的太空垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述吸附装置包括：磁力吸附器，用于吸附磁性微型垃圾，与磁力吸附器可更换连接的静电吸附网，用于吸附非磁性微型垃圾。
5.根据权利要求1所述的太空垃圾清理智能机器人，其特征在于，还包括设置在所述船舱内部的压机，用于将抓取的小型垃圾或吸附的微型垃圾挤压成块。
6.根据权利要求1所述的太空垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述空气炮包括储气罐，和储气罐连接的压缩空气泵、与压缩空气泵连接的空气炮电控气阀和与空气炮电控气阀连接的无后坐力气炮。
7.根据权利要求1所述的太空垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述激光炮包括激光发射控制器、与激光发射控制器连接的激光光源和与其连接光学聚焦装置。
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