現代快報+ZAKER南京 | 神舟十三號航天員成功出艙!水下訓練機械臂控制系統由南航團隊參研

發布時間:2021-11-12瀏覽次數:214發布者:王偉來源:南京航空航天大學新聞網

現代快報訊(通訊員 王偉 柯龍婕旻 記者 舒越)神舟十三號航天員乘組于11月7日成功執行首次出艙活動。航天員翟志剛、航天員王亞平身著我國新一代飛天艙外航天服,先后從天和核心艙節點艙成功出艙。


兩名出艙航天員要在機械臂支持下,配合開展機械臂懸掛裝置與轉接件安裝和艙外典型動作測試等作業。期間,在艙內的航天員葉光富配合支持兩名出艙航天員開展艙外操作。


△ 水下作業場景


據了解,航天員出艙牽涉到多個層面,是航天科技實力的綜合呈現。這背后凝結了眾多科研人員的智慧和心血,其中,南京航空航天大學科研團隊參與研制的水下機械臂及其智能控制系統提供了重要技術保障。


△ 臨時水池


應航天員中心、上海宇航系統工程研究所委托,南航機電學院張得禮副教授領銜課題組(以下簡稱課題組),參與研制 水下機械臂及其智能控制系統 ,該系統逼真地模擬了空間站出艙活動的機械臂轉運以及定點作業支持工況,是出艙活動任務工程實驗驗證和航天員訓練的重要保障。


在航天員中心總體單位指導下,上海宇航系統工程研究所聯合課題組經過技術途徑仿真驗證、總體方案設計、工程實施、調試聯試以及試運行,創新性研制出了國內首臺10米級水下大作業空間、高可靠性、高安全性水下機械臂。


△ 人機交互操作控制系統


其中,課題組面向模擬失重環境的中性浮力水槽航天員訓練任務,開展了水下機械臂控制系統、人機交互系統以及供配電支持系統的學術研究與工程研制。據介紹,課題組研制的內容作為整系統核心指揮樞紐。突破了基于多傳感融合和基于優化算法的水下路徑規劃技術、水下機械臂人機交互控制技術、虛擬孿生的大尺寸空間碰撞檢測預測技術、水下安全監控技術等,有力保障了整系統的可靠、高效運行,是水下機器人控制技術在載人航天模擬失重訓練應用的一次突破。


課題組接到任務時,離產品交付時間只有10個月。設備涉及結構、軟件、硬件、關鍵算法、人機工程、水下安全等多方面的技術,時間緊,任務重,疫情的影響更給研制工作增加了不小的難度。


為獲得水下試驗的條件,課題組搭建臨時水池,進行關鍵部件的靜、動密封和重力配比水下試驗,并租用上海交通大學的海洋實驗水池進行集成測試。在有限的經費條件下,租用時間僅有一周。一周時間,需要完成所有指標的驗證,團隊每天工作到凌晨 2-3點,一天只睡 2-3個小時。


項目研制過程中,課題組在第一現場見證了航天員中心、上海宇航系統工程研究所等載人航天大軍隊伍特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻的載人航天精神,備受激勵和啟迪。航天員敢為人先執著訓練的場景,也更讓課題組甘于沉下心來狠下行動,攻堅的信心越發扎實。


談及未來的研究計劃,張得禮介紹,課題組瞄準空間站長期運營期間出艙活動水下工程驗證以及航天員訓練的需要,將繼續深入探討研究相關技術、擴展應用需求、優化人機控制系統,為載人航天任務再立新功。



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