日前，中國航天科技集團(tuán)公司五院502所自主研發(fā)了我國首個全自由度空間操作全物理仿真試驗系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)順利完成了我國首例在軌加注等空間操作全過程仿真試驗，為我國空間飛行器在軌服務(wù)與維護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　隨著航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，近年來，全球每年都會有百余顆衛(wèi)星上天“服役”，同時，在軌失效衛(wèi)星的數(shù)量也在不斷刷新著太空垃圾的“計數(shù)器”。如何實現(xiàn)失效衛(wèi)星在軌故障修復(fù)、相關(guān)模塊替換以及衛(wèi)星燃料的補(bǔ)充，讓航天“老兵”再煥青春，成為各航天大國的重點研究方向。

　　空間操作控制是空間技術(shù)進(jìn)入新時代的標(biāo)志。近日，502所自主研制的首個全自由度空間機(jī)器人地面試驗系統(tǒng)迎來了“首秀”。

　　中國航天

　　偵察衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星需要經(jīng)常調(diào)整姿態(tài)或變軌，燃料成了限制其工作時間的瓶頸，若能進(jìn)行“太空加油和維修”則會讓其活動時間大增，平均使用成本也會很低(這里的“油”指的是各種類型的燃料)。太空機(jī)器人安裝的機(jī)械臂可對太空目標(biāo)進(jìn)行抓捕，因此還有很多其他用途。

　　鎖定目標(biāo)、靠近、捕捉、注液……輕巧而連貫的動作，空間機(jī)器人與目標(biāo)“衛(wèi)星”之間“如夢似幻”的“太空之舞”，令在現(xiàn)場觀看試驗的國家科技部專家和領(lǐng)導(dǎo)大開眼界。而該項目試驗的成功成為502所向空間操作及智能機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)出的“最強(qiáng)音”。

　　502所研制的軌維修維護(hù)自主控制系統(tǒng)突破了動目標(biāo)視覺檢測與跟蹤測量、動目標(biāo)空間三維運(yùn)動軌跡辨識與預(yù)估、多自由度機(jī)械臂視覺伺服與平滑規(guī)劃、空間機(jī)械臂柔順捕獲技術(shù)、空間機(jī)械臂與平臺協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實現(xiàn)了對空間目標(biāo)的跟蹤接近、位置保持、柔順抓捕，以及抓捕后在軌加注等功能的地面仿真驗證，為未來在軌維護(hù)維修機(jī)器人系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的可行性提供了重要試驗參考，并為五院在軌維修維護(hù)專項論證的順利開展奠定了良好基礎(chǔ)。

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　　早在2013年，502所瞄準(zhǔn)未來空間在軌維修維護(hù)的需求，看準(zhǔn)空間智能機(jī)器人的發(fā)展良機(jī)，主動出擊，自籌資金，召集研發(fā)中心、SADA中心、成像事業(yè)部和推進(jìn)系統(tǒng)部等四個部門的技術(shù)精英，組建起了空間操作控制聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊，先期開展了空間操作自主控制關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、樣機(jī)研制和地面物理試驗等研究工作。

　　此后，該所又建成了國內(nèi)首個基于6自由度氣浮臺和3自由度氣浮臺的空間操作全物理試驗系統(tǒng)，完成了包括近距離逼近、安全�？�，雙臂自主抓捕和模擬在軌加注的臨近操作全過程地面物理試驗，僅用一年時間就成功邁出了空間智能操作控制的第一步。

　　目前，在軌服務(wù)與維護(hù)重大科技專項已經(jīng)列入國家日程，該項目的研究成果和相關(guān)技術(shù)儲備，使得該所在抓捕操作、非合作目標(biāo)臨近GNC、天基碎片清除等領(lǐng)域走在了同行業(yè)的前面，為后續(xù)專項任務(wù)申報和攻關(guān)奠定了良好基礎(chǔ)。