“玉兔之手”成功实施首次科学探测

    经历了17天零下180摄氏度的休眠后，这只醒来的“兔子”格外活跃，它已经不满足于只是跑跑步，还做起了手臂伸展运动。

    动的是玉兔，考验的却是坐在38万公里外的北京航天飞行控制中心机械臂控制软件设计师荣志飞。在这个29岁小伙子的精确操控下，纤细的“玉兔之手”缓缓舒展，精确避障，最终到达预定位置。机械臂末端的载荷与目标探测点的距离在20毫米左右，偏差不超过10毫米。

    长0.5米的机械臂，是中国机械臂家族中的“小个子”，当它承载的X射线谱仪向地球发回第一份对月壤的科学探测数据时，这个“小个子”却实现了它的大伙伴们做不到的大梦想：“中国首次月面科学探测”。

    1月14日21时45分，玉兔车第一次正式投放使用机械臂，运用粒子激发X射线谱仪对脚下月壤成功实施首次月面科学探测, 时间持续近30分钟。

    “这标志着中国突破月面高精度机械臂遥操作控制技术。”北京航天飞行控制中心总体室副主任吴风雷说。

    作为中国第一个登陆外星球的空间机械臂，“玉兔之手”很低调，它藏在玉兔车正面的五星红旗图案下方，不仔细看还注意不到这个有着“四肢三轴”的活动机构。

    投放、收拢，机械臂要做的事就这么两件。肢犹如手臂，轴如同手臂的关节。机械臂展开后，最里面的关节只能左右移动，中间的关节和末端的关节只能上下移动，就像人的手臂和手掌绕关节一样。通过腕部和肩部关节的正、反方向运动，机械臂得以携带载荷接近和离开被探测物。人完成这几个手部动作仅需几秒钟，可机械臂得花几十分钟，要碰到个急性子在一旁观摩全程，非等的不耐烦不可。

    “由于受玉兔车活动维度限制和避障因素影响，机械臂完成对一个预定目标点的探测，一般要经过十七八个操作步骤。”北京航天飞行控制中心总工程师周建亮解释道。

    不光是慢，这看似动作简单的“伸伸胳膊”，还蕴藏着不可逆的风险。“机械臂离被探测物过近的话，载荷会与其碰撞，轻则损害载荷涂层，重则造成机械臂损坏。但机械臂距离过远的话，又达不到探测效果。”飞控中心轨道室控制组组长刘勇说。按载荷的设计指标，探头是不允许磕碰的。因此，在设计机械臂时，就追求精度，让0.5米长的机械臂，能实现运动精度到±2毫米。

    “对‘玉兔之手的控制主要依靠机械臂遥操作控制技术。”周建亮说。“飞控中心建立了精确的控制算法模型，并研发了具有自主知识产权的机械臂遥操作控制系统，能够实现对机械臂毫米量级的精确控制。”

    当玉兔车向被探测物第一次伸手时，以实现自动采样后返回为目标的嫦娥五号，又离目标近了一步。“玉兔之手”，让玉兔车不止是月面的看客，它所要抓取的，将是中国人利用月球资源的热望。

    本报北京1月14日电