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"玉兔"休眠17日后复苏 成功实施首次科学探测

http://www.kexue.com 2014-01-15 09:03:39 中国青年报  发表评论


玉兔号成功从17天的休眠中苏醒

  经历了17天零下180摄氏度的休眠后,这只醒来的“兔子”格外活跃,它已经不满足于只是跑跑步,还做起了手臂伸展运动。

  动的是玉兔,考验的却是坐在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”缓缓舒展,精确避障,最终到达预定位置。机械臂末端的载荷与目标探测点的距离在20毫米左右,偏差不超过10毫米。

  长0.5米的机械臂,是中国机械臂家族中的“小个子”,当它承载的X射线谱仪向地球发回第一份对月壤的科学探测数据时,这个“小个子”却实现了它的大伙伴们做不到的大梦想:“中国首次月面科学探测”。

  1月14日21时45分,玉兔车第一次正式投放使用机械臂,运用粒子激发X射线谱仪对脚下月壤成功实施首次月面科学探测, 时间持续近30分钟。

  “这标志着中国突破月面高精度机械臂遥操作控制技术。”北京航天飞行控制中心总体室副主任吴风雷说。

  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。

  投放、收拢,机械臂要做的事就这么两件。肢犹如手臂,轴如同手臂的关节。机械臂展开后,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一样。通过腕部和肩部关节的正、反方向运动,机械臂得以携带载荷接近和离开被探测物。人完成这几个手部动作仅需几秒钟,可机械臂得花几十分钟,要碰到个急性子在一旁观摩全程,非等的不耐烦不可。

  “由于受玉兔车活动维度限制和避障因素影响,机械臂完成对一个预定目标点的探测,一般要经过十七八个操作步骤。”北京航天飞行控制中心总工程师周建亮解释道。

  不光是慢,这看似动作简单的“伸伸胳膊”,还蕴藏着不可逆的风险。“机械臂离被探测物过近的话,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。”飞控中心轨道室控制组组长刘勇说。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,就追求精度,让0.5米长的机械臂,能实现运动精度到±2毫米。

  “对‘玉兔之手的控制主要依靠机械臂遥操作控制技术。”周建亮说。“飞控中心建立了精确的控制算法模型,并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量级的精确控制。”

  当玉兔车向被探测物第一次伸手时,以实现自动采样后返回为目标的嫦娥五号,又离目标近了一步。“玉兔之手”,让玉兔车不止是月面的看客,它所要抓取的,将是中国人利用月球资源的热望。

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