在“天眼”這個(gè)異常精密、復(fù)雜的大科學(xué)裝置中,饋源接收機(jī)是重要的核心組成部分,負(fù)責(zé)接收天體發(fā)出的電磁波信號,堪稱“天眼的瞳孔”。
“中國天眼”全景(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝)新華社記者歐東衢攝
為保障饋源接收機(jī)能夠得以安全、高效地運(yùn)維拆裝,中國航天科工集團(tuán)承研的“饋源接收機(jī)拆裝機(jī)器人”憑借出色的載重性能、靈活的移動(dòng)能力和超強(qiáng)的識別能力,精心呵護(hù)“天眼的瞳孔”,使其能更加明亮、精準(zhǔn)地凝望宇宙深空。
7 月26 日,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人”
重點(diǎn)專項(xiàng)——“重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施FAST 運(yùn)行維護(hù)作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)”項(xiàng)目通過現(xiàn)場驗(yàn)收,標(biāo)志著“中國天眼”進(jìn)入“智能機(jī)器人運(yùn)維時(shí)代”。
饋源接收機(jī)包含多波束饋源接收機(jī)、超寬帶饋源接收機(jī)等7 個(gè)頻段的接收機(jī),但存在機(jī)械接口多、體積重量大、安裝空間局限等特點(diǎn),使得運(yùn)維拆裝任務(wù)極其復(fù)雜。
如,呈十二邊形的多波束饋源接收機(jī)和下平臺直徑達(dá)到3.2 米,重量2.5 噸,而且饋源接收機(jī)運(yùn)行費(fèi)用高達(dá)30 萬元/ 小時(shí),人工拆裝更換時(shí)間長達(dá)3 天以上,效率低、成本高,人工運(yùn)輸危險(xiǎn)性大,必須實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”。
運(yùn)維機(jī)器人等待饋源倉下降至拆卸作業(yè)高度
柔性對接平臺能夠?qū)崿F(xiàn)與不同規(guī)格的饋源接收機(jī)柔性對接
為了解決一系列技術(shù)難題,航天控制項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷時(shí)三年逐項(xiàng)突破攻關(guān),創(chuàng)新性采用多機(jī)械臂協(xié)同與自主避障的螺栓拆裝技術(shù)、大負(fù)載高精度柔性對接技術(shù),成功研制出適應(yīng)FAST 應(yīng)用場景需要的饋源接收機(jī)拆裝機(jī)器人。
“剪刀架帶動(dòng)柔性對接平臺緩緩升起,平臺四角各裝有1 臺機(jī)械臂,4 臺機(jī)械臂同時(shí)協(xié)同工作,末端扭矩槍自動(dòng)將螺栓從放置盤上卸下,靈活旋轉(zhuǎn)調(diào)整位置,再精準(zhǔn)安裝至饋源接收機(jī)底部螺紋孔……”伴隨技術(shù)人員輸入指令,F(xiàn)AST 運(yùn)維機(jī)器人順利完成饋源接收機(jī)安裝和拆卸任務(wù)。
根據(jù)測試,借助拆裝機(jī)器人,可將每次拆裝所需要的時(shí)間縮短至10 小時(shí)以內(nèi);憑借系統(tǒng)自主導(dǎo)航,機(jī)器人可將設(shè)備安全、快速地運(yùn)送至5 千米外的倉庫儲存,極大縮減運(yùn)維時(shí)間和成本。
2019 年10 月以來,F(xiàn)AST 年觀測時(shí)間穩(wěn)定在5300 小時(shí)左右,望遠(yuǎn)鏡性能也在不斷提升,巡天效率實(shí)現(xiàn)數(shù)量級提升,發(fā)現(xiàn)800 余顆新脈沖星,是同期國外同類型觀測設(shè)備發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上,成為全球搜尋脈沖星效率最高的射電望遠(yuǎn)鏡。
研究人員通過遙控器對機(jī)器人下達(dá)指令
饋源接收機(jī)拆裝機(jī)器人在FAST現(xiàn)場進(jìn)行饋源接收機(jī)的拆裝作業(yè)
運(yùn)維機(jī)器人前往饋源接收機(jī)的拆卸現(xiàn)場
未來,借助饋源接收機(jī)拆裝機(jī)器人,F(xiàn)AST 能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻段饋源接收機(jī)的自動(dòng)拆裝轉(zhuǎn)運(yùn),呵護(hù)“中國天眼”的“瞳孔”,顯著提高望遠(yuǎn)鏡的使用效率。五套運(yùn)維機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同發(fā)力,將有望助力FAST 年觀測時(shí)間增加30 天,更好促進(jìn)天文成果產(chǎn)出。
(本文摘編自新華社、天眼新聞、動(dòng)靜貴州、中國航天科工微信公眾號等)