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“玉兔”很活躍:機(jī)械臂一次投放須經(jīng)十幾個步驟

2014年01月16日 09:26 來源:解放軍報 參與互動(0)

  經(jīng)歷了10多天-180℃的休眠后,這只醒來的“兔子”格外活躍,它已經(jīng)不滿足于“跑跑步”,還做起了手臂伸展運(yùn)動。

  動的是“玉兔”,考驗的卻是遠(yuǎn)在38萬公里外的北京航天飛行控制中心機(jī)械臂控制軟件設(shè)計師榮志飛。在這個29歲小伙子的精確操控下,纖細(xì)的“玉兔之手”顯得異常靈巧。

  長0.5米的“玉兔之手”是中國機(jī)械臂家族中的“小個子”,當(dāng)它向地球發(fā)回第一份對月壤的科學(xué)探測數(shù)據(jù)時,這個“小個子”實(shí)現(xiàn)了“中國首次月面科學(xué)探測”的大夢想。

  在遙操作大廳,榮志飛告訴記者:“機(jī)械臂末端的粒子激發(fā)X射線譜儀與探測點(diǎn)距離20毫米左右,偏差不超過10毫米!

  38萬公里的操作距離,不到10毫米的控制偏差,在精度和難度上是一個怎樣的概念?榮志飛給記者打了個形象的比喻:“在38萬公里外控制月球車機(jī)械臂精確投放,猶如控制38萬公里之外的‘手’穿針引線,稍有偏差就會前功盡棄!

  作為中國第一個登陸外星球的空間機(jī)械臂,“玉兔之手”很低調(diào),它藏在“玉兔”號月球車正面的五星紅旗圖案下方,不仔細(xì)看還注意不到這個有著“四肢三軸”的活動機(jī)構(gòu)。

  肢,猶如人的手臂;軸,是肢的連接點(diǎn),如同手臂的關(guān)節(jié)。機(jī)械臂展開后,最里面的關(guān)節(jié)只能左右移動,中間的關(guān)節(jié)和末端的關(guān)節(jié)只能上下移動,就像人的手臂和手掌繞關(guān)節(jié)活動一樣。

  那么,“玉兔之手”如何在地面控制下完成科學(xué)探測?

  “對機(jī)械臂的控制,主要依靠遙操作控制技術(shù)。”北京航天飛行控制中心總工程師周建亮介紹,“我們綜合考慮機(jī)械臂的構(gòu)造特點(diǎn),建立了精確的控制算法模型,研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)械臂遙操作控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械臂毫米級的精確控制!

  據(jù)介紹,受活動維度限制和避障等因素的影響,要完成對一個目標(biāo)點(diǎn)的探測,機(jī)械臂一次投放一般要經(jīng)過十幾個操作步驟,而且每一個步驟的投放角度都要經(jīng)過極其精密的計算。

  投放、收攏,機(jī)械臂要做的事就這么兩件。這看似簡單的“伸伸胳膊”,卻蘊(yùn)藏著不可逆的風(fēng)險!皺C(jī)械臂離被探測物過近的話,載荷會與其碰撞,輕則損害載荷涂層,重則造成機(jī)械臂損壞。但機(jī)械臂距離過遠(yuǎn)的話,又達(dá)不到探測效果。”北京航天飛行控制中心軌道室控制組組長劉勇說,按載荷的設(shè)計指標(biāo),探頭是不允許磕碰的。因此,在設(shè)計機(jī)械臂時,必須追求精度,讓0.5米長的機(jī)械臂運(yùn)動精度達(dá)到毫米級。

  步入遙操作廳,劉勇和榮志飛協(xié)同配合現(xiàn)場演示了機(jī)械臂的整個遙操作控制流程。大屏幕上,纖細(xì)靈巧的“玉兔之手”在榮志飛的精確操控下緩緩舒展,精確避障,最終到達(dá)預(yù)定位置。

  據(jù)介紹,月壤探測只是月面工作段科學(xué)探測的一個開始,后續(xù)還有更多的科學(xué)探測任務(wù)依賴身手不凡的“玉兔之手”。 (記者 張曉祺 通訊員 祁登峰)

【編輯:張海桐】

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