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“中國(guó)天眼”(FAST)是世界上單體口徑最大、觀測(cè)精度最高的射電望遠(yuǎn)鏡,近日,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“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)目通過驗(yàn)收。其中,反射面激光靶標(biāo)維護(hù)機(jī)器人作為標(biāo)志性成果之一,能夠自動(dòng)“刷洗”FAST這口“大鍋”,實(shí)現(xiàn)了對(duì)反射面上激光靶標(biāo)的清潔、拆卸和換裝等自動(dòng)化維護(hù)功能。
分布在FAST反射面上的2225個(gè)激光靶標(biāo),是望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)的重要組成部分,宛如反射面的“眼睛”,需要定期維護(hù)和更換。但反射面由厚度僅為1毫米的鋁板構(gòu)成,難以承受一個(gè)正常成年人的重量,目前其主要依賴“微重力蜘蛛人”進(jìn)行人工維護(hù),存在維護(hù)效率低、安全性差、大坡度環(huán)境下靶標(biāo)難以維護(hù)等缺點(diǎn)。
用機(jī)器人代替人工,在最大坡度為56度的弧形反射面環(huán)境下進(jìn)行全自動(dòng)靶標(biāo)更換,挑戰(zhàn)極大。反射面激光靶標(biāo)維護(hù)機(jī)器人由中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所與中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)、貴州射電天文臺(tái)聯(lián)合研制,針對(duì)FAST表面復(fù)雜的維護(hù)環(huán)境,研發(fā)團(tuán)隊(duì)多次迭代技術(shù)方案,在操作功能、魯棒性和重量這些互相矛盾的要求中不斷優(yōu)化、取舍,突破了大坡度特殊表面全向移動(dòng)、復(fù)雜環(huán)境下三維測(cè)量、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下異形螺栓自主旋擰等技術(shù)難題,讓機(jī)器人能夠自主完成靶標(biāo)更換和清洗任務(wù),開展全自動(dòng)靶標(biāo)維護(hù)工作。
項(xiàng)目組表示,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境的適應(yīng)性調(diào)試后,該機(jī)器人已成功應(yīng)用于FAST反射面激光靶標(biāo)的更換維護(hù),將有力解決此前存在的高危作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)隱患、人工維護(hù)效率低下、氣候條件制約觀測(cè)等問題,極大提升FAST維護(hù)作業(yè)的效率和安全性。
此次通過驗(yàn)收的除反射面激光靶標(biāo)維護(hù)機(jī)器人外,還包括饋源支撐纜索及滑車檢測(cè)機(jī)器人、促動(dòng)器自動(dòng)化維護(hù)機(jī)器人平臺(tái)系統(tǒng)、饋源接收機(jī)拆裝機(jī)器人及無(wú)線電干擾智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和饋源艙全天候智能測(cè)量系統(tǒng)。這套機(jī)器人系統(tǒng)將提升FAST的使用效率,促進(jìn)天文成果的產(chǎn)出。
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