ทีมสถาบันวิทยาศาสตรบัณฑิตแห่งจีนพัฒนาหุ่นยนต์บำรุงรักษาเป้าหมายเลเซอร์แบบรวดเร็ว

ล่าสุด โครงการวิจัยและพัฒนาหลักแห่งชาติ (NKRDP) “ระบบหุ่นยนต์ปฏิบัติการและบำรุงรักษา FAST สำหรับโครงสร้างพื้นฐานวิทยาศาสตร์หลัก” ได้ผ่านการยอมรับจากกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (MOST) แล้ว กลุ่ม Jing Fengshui ของ Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences และหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติของ Chinese Academy of Sciences, Guizhou Radio Astronomical Observatory ร่วมกันพัฒนาหุ่นยนต์บำรุงรักษาเป้าหมายเลเซอร์พื้นผิวสะท้อนแสง ซึ่งเป็นหนึ่งในความสำเร็จครั้งสำคัญ สามารถทำให้เลเซอร์เสร็จสมบูรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานทำความสะอาด ถอดชิ้นส่วน และเปลี่ยนชิ้นงาน ทำให้ "China Eye" สามารถรองรับการทำงานและบำรุงรักษาได้สำเร็จด้วยพื้นผิวสะท้อนแสง FAST ในการบำรุงรักษาเป้าหมายเลเซอร์แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ให้การรับประกันการใช้งานและการบำรุงรักษาสำหรับ "China Sky Eye"
กล้องโทรทรรศน์วิทยุทรงกลม (FAST) รูรับแสงกว้างห้าร้อยเมตรเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีรูรับแสงเดี่ยวที่ใหญ่ที่สุดและมีความแม่นยำในการสังเกตการณ์สูงที่สุดในโลก มีเป้าหมายเลเซอร์ 2,225 ชิ้นกระจายอยู่บนพื้นผิวสะท้อนแสงของ FAST ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของระบบควบคุม เช่นเดียวกับ "ดวงตา" ของพื้นผิวสะท้อนแสง และจำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษาและเปลี่ยนใหม่เป็นประจำ อย่างไรก็ตาม พื้นผิวสะท้อนแสงประกอบด้วยแผ่นอลูมิเนียมที่มีความหนาเพียง 1 มม. ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะรับน้ำหนักของผู้ใหญ่ทั่วไป ปัจจุบันพื้นผิวสะท้อนแสงอาศัย "สไปเดอร์แมนไร้น้ำหนัก" เป็นหลักในการบำรุงรักษาด้วยตนเอง ซึ่งมีข้อบกพร่องด้านประสิทธิภาพการบำรุงรักษาต่ำ ความปลอดภัยต่ำ และยากต่อการรักษาเป้าหมายเป้าหมายภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีความลาดชันขนาดใหญ่ เป็นต้น
สำหรับสภาพแวดล้อมการบำรุงรักษาที่ซับซ้อนบนพื้นผิวของ FAST ทีมงานโครงการได้เจาะลึกปัญหาทางเทคนิคของการเคลื่อนที่รอบทิศทางบนพื้นผิวพิเศษที่มีการไล่ระดับสีขนาดใหญ่ การวัดสามมิติในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน และการหมุนและการขันโบลต์ที่ผิดปกติโดยอัตโนมัติในแบบไม่ สภาพแวดล้อมที่มีโครงสร้างและการพัฒนาหุ่นยนต์บำรุงรักษาเป้าหมายเสร็จสมบูรณ์ ระบบหุ่นยนต์โดยรวมประกอบด้วยระบบดำเนินการบำรุงรักษาเป้าหมาย แพลตฟอร์มการเคลื่อนไหวรอบทิศทาง และระบบนำทาง และมีความสามารถในการเดินรอบทิศทางบนพื้นผิวสะท้อนแสง การวัดตำแหน่งเป้าหมายสามมิติที่แม่นยำ การรื้อและจับเป้าหมายเก่า การประกอบและ การขันสกรูเป้าหมายใหม่ ฯลฯ และสามารถดำเนินการเปลี่ยนและทำความสะอาดเป้าหมายได้โดยอัตโนมัติ และดำเนินงานบำรุงรักษาเป้าหมายอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของการบำรุงรักษานอกสถานที่อย่างรวดเร็ว สมาชิกของทีมงานโครงการได้ทำการทดลองแก้ไขจุดบกพร่องเป็นเวลานานบนหุ่นยนต์ภายใต้สภาพแวดล้อมจำลองของพื้นผิวสะท้อนแสงที่มีความลาดชันสูง ตรวจสอบประสิทธิภาพการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์และประสิทธิภาพการบำรุงรักษาเป้าหมายภายใต้ { {1}}องศาที่มีความลาดชันมาก หลังจากการดีบักแบบปรับตัวได้ในสภาพแวดล้อมจริงของหอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุกุ้ยโจว หุ่นยนต์ดังกล่าวได้ถูกนำไปใช้กับการเปลี่ยนและบำรุงรักษาเป้าหมายเลเซอร์บนพื้นผิวสะท้อนของ FAST ได้สำเร็จ ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาการดำเนินงานที่มีความเสี่ยงสูงและมีประสิทธิภาพต่ำได้อย่างมาก ของการบำรุงรักษาด้วยตนเอง และข้อจำกัดในการสังเกตภายใต้สภาพภูมิอากาศ และจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยของการดำเนินการบำรุงรักษาของ FAST ได้อย่างมาก

(ซ้าย) มนุษย์แมงมุมไร้แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวสะท้อนแสงของ FAST (ขวา) เป้าหมายเลเซอร์บนพื้นผิวสะท้อนแสงของ FAST

หุ่นยนต์บำรุงรักษาเป้าหมายเลเซอร์ FAST

การทดสอบหุ่นยนต์บนพื้นผิวสะท้อนแสง FAST

ภาพถ่ายกลุ่มของสมาชิกในทีมจากซ้าย: วิศวกรอาวุโส Jiang Zhiqian และนักวิจัย Zhu Lichun จากหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติของ Chinese Academy of Sciences (NAO) นักวิจัย Jing Fengshui นักศึกษาปริญญาเอก Tao Rui และนักศึกษาปริญญาเอก Fu Yichen จาก Institute of Automation ของ Chinese Academy of Sciences (IAAS) และ Song Benning จากหอดูดาวดาราศาสตร์วิทยุกุ้ยโจว (GRAS)