航天一院：航天智能創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革

文／本刊記者 張 克

在中國航天事業(yè)的發(fā)展進程中，位于北京豐臺區(qū)的中國運載火箭技術(shù)研究院（又稱航天一院）是中國航天事業(yè)的發(fā)祥地，中國運載火箭技術(shù)研究院因此被稱作中國航天的搖籃。其研制包括長征五號、長征七號在內(nèi)的長征系列運載火箭，成為中國航天領(lǐng)域的閃亮名片。

2016年6月25日，中國新一代運載火箭長征七號成功首飛，在搭乘這枚火箭飛天的“乘客”中，有一位“高手”，在太空完成了我國首次“太空垃圾”清理技術(shù)演示試驗——空間碎片主動清除。

機器人引領(lǐng)技術(shù)潮流、改變某個行業(yè)的發(fā)展方向。十多年前，中國的制造企業(yè)中，很少能看到機器人的身影，而在今天，由中國運載火箭技術(shù)研究院十八所研制的“6自由度空間機械臂”，也就是大家俗稱的“空間機械臂”，引起國內(nèi)外巨大關(guān)注。

記者了解到，十八所（含八一一廠）是精密機電控制設(shè)備研制單位和中國航天伺服專業(yè)技術(shù)中心，已有50多年發(fā)展歷史。2000年5月28日，根據(jù)國防科技工業(yè)戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)調(diào)整總體要求，原十八所和國營八一一廠合并重組成為現(xiàn)在的航天一院十八所。十八所是航天伺服產(chǎn)品主要設(shè)計生產(chǎn)配套單位，開發(fā)了40多種伺服機構(gòu)產(chǎn)品，400多種各類單機產(chǎn)品，伺服產(chǎn)品專業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)配套體系齊全。擁有機械、流體、控制、電力電子、嵌入式系統(tǒng)、火工品、測控、精密檢測與測量、精密機加等專業(yè)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造能力。參與完成180多次國家各類重大發(fā)射任務(wù)。

“空間機器人指的是用于代替或協(xié)助人類在太空中進行科學(xué)試驗、出艙操作、空間探測等活動的特種應(yīng)用服務(wù)機器人。相對于地球內(nèi)，太空環(huán)境非常惡劣，充滿不確定性，人類宇航員在空間活動面臨危險，而研發(fā)功能強大、操作靈活、具備高度智能的空間機器人協(xié)助人類探索太空，是助推航天事業(yè)發(fā)展的一個重要技術(shù)領(lǐng)域?！敝袊\載火箭技術(shù)研究院智能機器人創(chuàng)新中心負責(zé)人王燕波向記者介紹說。

據(jù)王燕波介紹，“十八所研制的‘空間機械臂’是我國自主研發(fā)的一種空間機器人，雖然看起來只是一個機械臂，但是它要完成的任務(wù)卻很不一般。隨著人類航天活動越來越多，很多到壽命的衛(wèi)星等太空垃圾占據(jù)了空間軌道，給后面正常的新飛行器造成很大的安全隱患。所以我們就研制了這款空間機械臂，為和平利用太空做一個技術(shù)積累?！?/p>

太空空間環(huán)境受到高輻射、高真空、極端溫度和微重力等影響，十分危險復(fù)雜。目前，在進行艙外作業(yè)時，宇航員必須穿上價格昂貴且厚重的宇航服，更增加了操作的難度。而空間機器人可以協(xié)助或代替人類宇航員在危險的太空環(huán)境中，完成各種空間任務(wù)和各類復(fù)雜操作。由于空間機器人的重要作用，美國、日本、加拿大、德國等發(fā)達國家都在大力支持不同用途空間機器人的研究。空間機器人必將逐漸成為未來人類太空活動得力助手，甚至主力軍，同時也必將深入到人類生產(chǎn)生活的方方面面。

根據(jù)不同的劃分標準和原則，空間機器人有多種分類方法。按照用途的不同，空間機器人大致可以分為在軌服務(wù)機器人和星球探測機器人兩大類，其中，在軌服務(wù)機器人可分為艙內(nèi)/外服務(wù)機器人和自由飛行機器人。艙內(nèi)/外服務(wù)機器人一般是指安裝或工作于空間站，協(xié)助宇航員完成各種任務(wù)的機器人系統(tǒng)，最典型的是國際空間站的加拿大機械臂，也包括安裝在航天飛機上的大型機械臂。自由飛行機器人一般指的是飛行器安裝機械臂組成用于空間在軌服務(wù)服務(wù)的機器人系統(tǒng)。星球探測機器人一般是指執(zhí)行地外星體探測的機器人系統(tǒng)，如月球車、火星車等。

近年來，中國航天科技集團有限公司第一研究院致力于將航天與智能產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，升級傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)模式，并通過軍民融合，讓航天智能創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革，催生出新的應(yīng)用領(lǐng)域，創(chuàng)造出開放、共贏的軍民合作空間，迎接智能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的新時代。豐臺區(qū)科委“科三費”給予了很大的支持和幫助。

據(jù)了解，目前十八所承擔(dān)了豐臺區(qū)科委“科三費”“協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)化”項目，主要開展協(xié)作機械臂、機器人控制器、智能識別等核心產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展等工作。目前，已經(jīng)完成第一代協(xié)作機械臂、機器人控制器、基于深度學(xué)習(xí)的智能識別單元等核心產(chǎn)品研發(fā)，完成拖動示教、碰撞檢測、視覺伺服等核心技術(shù)研發(fā)工作，整體性能達到世界先進水平。協(xié)作機器人以其結(jié)構(gòu)輕巧、安全、易用等優(yōu)點著稱，是機器人未來重要發(fā)展方向，是機器人向普通制造業(yè)、服務(wù)領(lǐng)域等推廣應(yīng)用的重要產(chǎn)品。

談及中國航天機器人與世界強國的差距，王燕波坦言，年輕人應(yīng)該具備使命感。中國空間機器人近年發(fā)展很快，取得了很大成就，與世界強國美國、歐洲差距越來越小。我們發(fā)射的“玉兔號”月球車、空間碎片主動清除機械臂、天宮二號人機協(xié)同機械臂等，代表著我國空間機器人的主要成就，已經(jīng)達到國際先進水平。