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(guò)科技部驗(yàn)收。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所景奉水課題組與中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)、貴州射電天文臺(tái)聯(lián)合研制的反射面激光靶標(biāo)維護(hù)機(jī)器人作為其中一項(xiàng)標(biāo)志性成果，可高效完成激光靶標(biāo)的清潔、拆卸和換裝等任務(wù)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)FAST反射面上激光靶標(biāo)的全自動(dòng)維護(hù)，為“中國(guó)天眼”提供運(yùn)維保障。 

　　五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（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。在FAST的反射面上分布了2225個(gè)激光靶標(biāo)，是其控制系統(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。然而，反射面由厚度僅為1mm的鋁板構(gòu)成，難以承受一個(gè)正常成年人的重量，目前主要依賴(lài)“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、難以維護(hù)大坡度環(huán)境下的靶標(biāo)等缺點(diǎn)。 

　　針對(duì)FAST表面復(fù)雜的維護(hù)環(huán)境，項(xiàng)目組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，完成了靶標(biāo)維護(hù)機(jī)器人的研制。機(jī)器人系統(tǒng)整體上由靶標(biāo)維護(hù)執(zhí)行系統(tǒng)、全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和導(dǎo)航系統(tǒng)組成，能夠進(jìn)行反射面全向行走、靶標(biāo)位姿的精確三維測(cè)量、舊靶標(biāo)拆卸抓取、新靶標(biāo)裝配擰緊等操作，可自主完成靶標(biāo)的更換和清洗任務(wù)，開(kāi)展全自動(dòng)的靶標(biāo)維護(hù)工作。 

　　為確保FAST現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的安全性，項(xiàng)目組成員在高坡度反射面模擬環(huán)境下對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了56度極限坡度條件下機(jī)器人的移動(dòng)性能和靶標(biāo)維護(hù)性能。在經(jīng)過(guò)貴州射電天文臺(tái)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(wèn)題，極大提升FAST維護(hù)作業(yè)的效率和安全性。 

(左)FAST反射面上的微重力蜘蛛人 (右)FAST反射面上的激光靶標(biāo)

FAST激光靶標(biāo)維護(hù)機(jī)器人

機(jī)器人在FAST反射面上進(jìn)行測(cè)試

團(tuán)隊(duì)成員合照，左起：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)蔣志乾高級(jí)工程師、朱麗春研究員，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所景奉水研究員、博士生陶銳、博士生付一宸，貴州射電天文臺(tái)宋本寧