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嫦娥三號玉兔月球車機械臂成功實施首次月面探

發布時間:2015-10-29 11:07 點擊:

北京時間142145分,在北京航天飛行控制中心精確控制下,“玉兔”號月球車舒展“玉兔之手”——機械臂,對腳下月壤成功實施首次月面科學探測。

去年1223日凌晨,北京航天飛行控制中心曾控制機械臂進行投放測試,昨晚的“伸展運動”是玉兔車首次正式投放使用機械臂,這次月面科學探測時間持續近30分鐘。后續任務中,“玉兔”號月球車還將對月石、月坑等進行科學探測。

“玉兔”號月球車舒展機械臂,對月壤成功實施首次月面科學探測。(解放軍報記者攝自北京航天飛行控制中心遙操作廳)

北京航天飛行控制中心遙操作廳。

 

玉兔“出手”首次實施月面探測

實現38萬公里外機械臂精確控制

玉兔“出手”,考驗的卻是坐在38萬公里外的北京航天飛行控制中心機械臂控制軟件設計師榮志飛。在這個29歲小伙子的精確操控下,纖細的“玉兔之手”緩緩舒展,精確避障,最終到達預定位置。機械臂末端的載荷與目標探測點的距離在20毫米左右,偏差不超過10毫米。

機械臂控制軟件設計師榮志飛給記者打了個比喻:“此次探測,精度之高、難度之大超乎想像,猶如控制38萬公里之外的‘手’穿針引線,稍有偏差就會前功盡棄。”

“由于受玉兔車活動維度限制和避障因素影響,機械臂完成對一個預定目標點的探測,一般要經過十七八個操作步驟。”北京航天飛行控制中心總工程師周建亮介紹“飛控中心建立了精確的控制算法模型,并研發了具有自主知識產權的機械臂遙操作控制系統。”

“這次探測任務的實施,標志著我國成功突破月面高精度機械臂遙操作技術,實現了38萬公里之外的機械臂毫米級精確控制。”北京航天飛行控制中心總體室副主任吳風雷說。

“玉兔”號月球車11模型

“玉兔之手”藏在正面的五星紅旗下方,為“四肢三軸”活動機構。

“玉兔”不再是月球看客

作為中國第一個登陸外星球的空間機械臂,“玉兔之手”很低調,它藏在玉兔車正面的五星紅旗圖案下方,不仔細看還注意不到這個有著“四肢三軸”的活動機構。

投放、收攏,機械臂要做的事就這么兩件。肢猶如手臂,軸如同手臂的關節。機械臂展開后,最里面的關節只能左右移動,中間的關節和末端的關節只能上下移動,就像人的手臂和手掌繞關節一樣。通過腕部和肩部關節的正、反方向運動,機械臂得以攜帶載荷接近和離開被探測物。人完成這幾個手部動作僅需幾秒鐘,可機械臂得花幾十分鐘。

不光是慢,這看似動作簡單的“伸伸胳膊”,還蘊藏著不可逆的風險。“機械臂離被探測物過近的話,載荷會與其碰撞,輕則損害載荷涂層,重則造成機械臂損壞。但機械臂距離過遠的話,又達不到探測效果。”飛控中心軌道室控制組組長劉勇說。按載荷的設計指標,探頭是不允許磕碰的。因此,在設計機械臂時,就追求精度,讓0.5米長的機械臂,能實現運動精度到±2毫米。

當玉兔車向被探測物第一次伸手時,以實現自動采樣后返回為目標的嫦娥五號,又離目標近了一步。“玉兔之手”,讓玉兔車不止是月面的看客,它所要抓取的,將是中國人利用月球資源的熱望。

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