“玉兔”很活跃:机械臂一次投放须经十几个步骤
经历了10多天-180℃的休眠后,这只醒来的“兔子”格外活跃,它已经不满足于“跑跑步”,还做起了手臂伸展运动。
动的是“玉兔”,考验的却是远在38万公里外的北京航天飞行控制中心机械臂控制软件设计师荣志飞。在这个29岁小伙子的精确操控下,纤细的“玉兔之手”显得异常灵巧。
长0.5米的“玉兔之手”是中国机械臂家族中的“小个子”,当它向地球发回第一份对月壤的科学探测数据时,这个“小个子”实现了“中国首次月面科学探测”的大梦想。
在遥操作大厅,荣志飞告诉记者:“机械臂末端的粒子激发X射线谱仪与探测点距离20毫米左右,偏差不超过10毫米!
38万公里的操作距离,不到10毫米的控制偏差,在精度和难度上是一个怎样的概念?荣志飞给记者打了个形象的比喻:“在38万公里外控制月球车机械臂精确投放,犹如控制38万公里之外的‘手’穿针引线,稍有偏差就会前功尽弃!
作为中国第一个登陆外星球的空间机械臂,“玉兔之手”很低调,它藏在“玉兔”号月球车正面的五星红旗图案下方,不仔细看还注意不到这个有着“四肢三轴”的活动机构。
肢,犹如人的手臂;轴,是肢的连接点,如同手臂的关节;当壅箍,最里面的关节只能左右移动,中间的关节和末端的关节只能上下移动,就像人的手臂和手掌绕关节活动一样。
那么,“玉兔之手”如何在地面控制下完成科学探测?
“对机械臂的控制,主要依靠遥操作控制技术!北本┖教旆尚锌刂浦行淖芄こ淌χ芙两樯,“我们综合考虑机械臂的构造特点,建立了精确的控制算法模型,研发了具有自主知识产权的机械臂遥操作控制系统,能够实现对机械臂毫米级的精确控制!
据介绍,受活动维度限制和避障等因素的影响,要完成对一个目标点的探测,机械臂一次投放一般要经过十几个操作步骤,而且每一个步骤的投放角度都要经过极其精密的计算。
投放、收拢,机械臂要做的事就这么两件。这看似简单的“伸伸胳膊”,却蕴藏着不可逆的风险!盎当劾氡惶讲馕锕幕,载荷会与其碰撞,轻则损害载荷涂层,重则造成机械臂损坏。但机械臂距离过远的话,又达不到探测效果!北本┖教旆尚锌刂浦行墓斓朗铱刂谱樽槌ち跤滤,按载荷的设计指标,探头是不允许磕碰的。因此,在设计机械臂时,必须追求精度,让0.5米长的机械臂运动精度达到毫米级。
步入遥操作厅,刘勇和荣志飞协同配合现场演示了机械臂的整个遥操作控制流程。大屏幕上,纤细灵巧的“玉兔之手”在荣志飞的精确操控下缓缓舒展,精确避障,最终到达预定位置。
据介绍,月壤探测只是月面工作段科学探测的一个开始,后续还有更多的科学探测任务依赖身手不凡的“玉兔之手”。 (记者 张晓祺 通讯员 祁登峰)
专题:嫦娥三号发射任务