“天眼”的“瞳孔保健師”

“天眼的瞳孔”——饋源接收機(jī)

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(hào)，堪稱“天眼的瞳孔”。

“中國(guó)天眼”全景（維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）新華社記者歐東衢攝

“天眼”的“瞳孔保健師”——智能機(jī)器人

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(guó)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(shí)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。

“中國(guó)天眼”進(jìn)入智能機(jī)器人運(yùn)維時(shí)代

7 月26 日，國(guó)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，標(biāo)志著“中國(guó)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(tái)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(wàn)元/ 小時(shí)，人工拆裝更換時(shí)間長(zhǎng)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(cāng)下降至拆卸作業(yè)高度

柔性對(duì)接平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)與不同規(guī)格的饋源接收機(jī)柔性對(duì)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(duì)接技術(shù)，成功研制出適應(yīng)FAST 應(yīng)用場(chǎng)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(duì)接平臺(tái)緩緩升起，平臺(tái)四角各裝有1 臺(tái)機(jī)械臂，4 臺(tái)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(pán)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(cè)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(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存，極大縮減運(yùn)維時(shí)間和成本。

2019 年10 月以來(lái)，F(xiàn)AST 年觀測(cè)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(jí)提升，發(fā)現(xiàn)800 余顆新脈沖星，是同期國(guó)外同類型觀測(cè)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(guò)遙控器對(duì)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(chǎng)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(chǎng)

未來(lái)，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(guó)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(cè)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(guó)航天科工微信公眾號(hào)等）