經(jīng)歷了10多天-180℃的休眠后,這只醒來(lái)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(dòng)。
動(dòng)的是“玉兔”,考驗(yàn)的卻是遠(yuǎn)在38萬(wàn)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(jì)師榮志飛。在這個(gè)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(zhǎng)0.5米的“玉兔之手”是中國(guó)機(jī)械臂家族中的“小個(gè)子”,當(dāng)它向地球發(fā)回第一份對(duì)月壤的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),這個(gè)“小個(gè)子”實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)首次月面科學(xué)探測(cè)”的大夢(mèng)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(cè)點(diǎn)距離20毫米左右,偏差不超過(guò)10毫米!
38萬(wàn)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(gè)怎樣的概念?榮志飛給記者打了個(gè)形象的比喻:“在38萬(wàn)公里外控制月球車(chē)機(jī)械臂精確投放,猶如控制38萬(wàn)公里之外的‘手’穿針引線,稍有偏差就會(huì)前功盡棄。”
作為中國(guó)第一個(gè)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(hào)月球車(chē)正面的五星紅旗圖案下方,不仔細(xì)看還注意不到這個(gè)有著“四肢三軸”的活動(dòng)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(kāi)后,最里面的關(guān)節(jié)只能左右移動(dòng),中間的關(guān)節(jié)和末端的關(guān)節(jié)只能上下移動(dòng),就像人的手臂和手掌繞關(guān)節(jié)活動(dòng)一樣。
那么,“玉兔之手”如何在地面控制下完成科學(xué)探測(cè)?
“對(duì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)械臂遙操作控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械臂毫米級(jí)的精確控制!
據(jù)介紹,受活動(dòng)維度限制和避障等因素的影響,要完成對(duì)一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的探測(cè),機(jī)械臂一次投放一般要經(jīng)過(guò)十幾個(gè)操作步驟,而且每一個(gè)步驟的投放角度都要經(jīng)過(guò)極其精密的計(jì)算。
投放、收攏,機(jī)械臂要做的事就這么兩件。這看似簡(jiǎn)單的“伸伸胳膊”,卻蘊(yùn)藏著不可逆的風(fēng)險(xiǎn)!皺C(jī)械臂離被探測(cè)物過(guò)近的話,載荷會(huì)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(guò)遠(yuǎn)的話,又達(dá)不到探測(cè)效果!北本┖教祜w行控制中心軌道室控制組組長(zhǎng)劉勇說(shuō),按載荷的設(shè)計(jì)指標(biāo),探頭是不允許磕碰的。因此,在設(shè)計(jì)機(jī)械臂時(shí),必須追求精度,讓0.5米長(zhǎng)的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到毫米級(jí)。
步入遙操作廳,劉勇和榮志飛協(xié)同配合現(xiàn)場(chǎng)演示了機(jī)械臂的整個(gè)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(cè)只是月面工作段科學(xué)探測(cè)的一個(gè)開(kāi)始,后續(xù)還有更多的科學(xué)探測(cè)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)
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