近日，國家重點研發(fā)計劃“重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施FAST運行維護作業(yè)機器人系統(tǒng)”項目通過科技部驗收。中國科學(xué)院自動化研究所景奉水課題組與中國科學(xué)院國家天文臺、貴州射電天文臺聯(lián)合研制的反射面激光靶標(biāo)維護機器人作為其中一項標(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)，成功實現(xiàn)了對FAST反射面上激光靶標(biāo)的全自動維護，為“中國天眼”提供運維保障。 

　　五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）是世界上單體口徑最大、觀測精度最高的射電望遠(yuǎn)鏡。在FAST的反射面上分布了2225個激光靶標(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，難以承受一個正常成年人的重量，目前主要依賴“微重力蜘蛛人”進(jìn)行人工維護，存在維護效率低、安全性差、難以維護大坡度環(huán)境下的靶標(biāo)等缺點。 

　　針對FAST表面復(fù)雜的維護環(huán)境，項目組突破了大坡度特殊表面全向移動、復(fù)雜環(huán)境下三維測量、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)維護機器人的研制。機器人系統(tǒng)整體上由靶標(biāo)維護執(zhí)行系統(tǒng)、全向運動平臺和導(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)，開展全自動的靶標(biāo)維護工作。 

　　為確保FAST現(xiàn)場維護的安全性，項目組成員在高坡度反射面模擬環(huán)境下對該機器人進(jìn)行了長時間的調(diào)試實驗，驗證了56度極限坡度條件下機器人的移動性能和靶標(biāo)維護性能。在經(jīng)過貴州射電天文臺現(xiàn)場實際環(huán)境的適應(yīng)性調(diào)試后，該機器人已成功應(yīng)用于FAST反射面激光靶標(biāo)的更換維護，將有力解決此前存在的高危作業(yè)風(fēng)險隱患、人工維護效率低下、氣候條件制約觀測等問題，極大提升FAST維護作業(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)維護機器人

機器人在FAST反射面上進(jìn)行測試

團隊成員合照，左起：中國科學(xué)院國家天文臺蔣志乾高級工程師、朱麗春研究員，中國科學(xué)院自動化所景奉水研究員、博士生陶銳、博士生付一宸，貴州射電天文臺宋本寧