主题：着陆器和巡视器清晰照片(更多图片更新) -- 王树

经过一些修饰的全景图：

三幅地球的照片：

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[URL=http://www.81.cn/jwgz/2014-01/16/content_5736388.htm]玉兔之手”身手不凡

——揭秘北京航天飞行控制中心机械臂规划控制技术[/URL]

经历了10多天-180℃的休眠后，这只醒来的“兔子”格外活跃，它已经不满足于“跑跑步”，还做起了手臂伸展运动。

动的是“玉兔”，考验的却是远在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”显得异常灵巧。

长0.5米的“玉兔之手”是中国机械臂家族中的“小个子”，当它向地球发回第一份对月壤的科学探测数据时，这个“小个子”实现了“中国首次月面科学探测”的大梦想。

在遥操作大厅，荣志飞告诉记者：“机械臂末端的粒子激发X射线谱仪与探测点距离20毫米左右，偏差不超过10毫米。”

38万公里的操作距离，不到10毫米的控制偏差，在精度和难度上是一个怎样的概念？荣志飞给记者打了个形象的比喻：“在38万公里外控制月球车机械臂精确投放，犹如控制38万公里之外的‘手’穿针引线，稍有偏差就会前功尽弃。”

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”号月球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。

肢，犹如人的手臂；轴，是肢的连接点，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活动一样。

那么，“玉兔之手”如何在地面控制下完成科学探测？

“对机械臂的控制，主要依靠遥操作控制技术。”北京航天飞行控制中心总工程师周建亮介绍，“我们综合考虑机械臂的构造特点，建立了精确的控制算法模型，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级的精确控制。”

据介绍，受活动维度限制和避障等因素的影响，要完成对一个目标点的探测，机械臂一次投放一般要经过十几个操作步骤，而且每一个步骤的投放角度都要经过极其精密的计算。

投放、收拢，机械臂要做的事就这么两件。这看似简单的“伸伸胳膊”，却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。”北京航天飞行控制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，必须追求精度，让0.5米长的机械臂运动精度达到毫米级。

步入遥操作厅，刘勇和荣志飞协同配合现场演示了机械臂的整个遥操作控制流程。大屏幕上，纤细灵巧的“玉兔之手”在荣志飞的精确操控下缓缓舒展，精确避障，最终到达预定位置。

据介绍，月壤探测只是月面工作段科学探测的一个开始，后续还有更多的科学探测任务依赖身手不凡的“玉兔之手”。

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神奇的“玉兔”手臂 高智能高精准

“玉兔”的手臂重3.5公斤，长55厘米，臂杆直径5厘米，形似少年的右手臂。与人的手臂不同的是，它只有肩和腕，没有肘。臂杆是镁合金的，关节中的零部件主要选用钛合金材料。

这是一支神奇的手臂。说神奇，因为它在距地38万公里的月球之上自主“工作”。说神奇，还因为它能经受月球上300多摄氏度温差的严峻考验。说神奇，更因为它功耗不大于4瓦，投放精度在两毫米以内。它是怎么做到的？新华社记者21日在京采访到这支手臂的“主创”之一、上海航天技术研究院八零五所虞红研究员。

“2013年12月14日嫦娥三号成功落月后，‘玉兔’号月球车顺利驶离着陆器到达月面。12月22日，位于月球车正前方五星红旗下面的机械臂首次按指令准确投放，这是我们团队最激动的时刻。它说明机械臂在月球上一切正常。”虞红说。

这只“玉兔”之手是国内首个用于地外星体探测的高精度、智能化控制的空间机械臂产品。截至目前，机械臂在月球上工作了3次。12月25日，机械臂帮助固定在机械臂前端的科学载荷——粒子激发X射线谱仪，对一处月壤进行精准探测。经过长达14个地球日的月夜，月球车自主唤醒。今年1月14日，机械臂再次与粒子激发X射线谱仪一起实施科学探测。

“机械臂把粒子激发X射线谱仪投放到距离探测目标10毫米至30毫米的位置。投放精度2毫米以内。每次投放有近20个‘分解’动作，靠三个关节（？）的合作来完成。”虞红说。

原来，探测目标确定、月球车抵达探测目标附近后，机械臂里十多个传感器开始获取各类数据。机械臂接到行动指令后，在约半小时的时间内，分近20个“分解”动作，慢慢接近探测目标。

投放精准了，科学探测结果如何呢？嫦娥三号任务科学应用研究核心团队责任科学家林杨挺研究员带领团队已开始对“玉兔”落月后首个月昼间传回的数据进行了科学解读。

“我们想通过嫦娥三号着陆器和‘玉兔’号月球车的探测讲述月球的故事。从各个点位上的探测，讲述这一点上，这一区域，乃至整个月球的部分历史。故事讲得好不好，要看嫦娥三号带上月球的科学载荷工作得如何。事实证明它们不负所望。”林杨挺说。

国防科工局近日公布了嫦娥三号首批观天、看地、测月的阶段性成果。

“令我们倍感振奋的是粒子激发X射线谱仪在对一处月壤的精确探测中，探出了11种元素。其中锶、钇和锆这三种元素都是微量元素，非常不容易探测到。这说明我们的谱仪和机械臂性能非常好。”林杨挺说。

从预研到方案、从初样到正样，月球车机械臂的研制团队走过了五年多不平凡的攻坚克难、自主创新的历程。

“月球车就是一个高级机器人，机械臂帮助它完成科学探测的使命。我们在研制中遇到的最大的困难是陌生的月球环境。高真空，300多摄氏度的温差，无处不在的月尘，六分之一重力，给机械臂结构设计、润滑技术、使用寿命、地面试验设计提出了重重考验。”虞红说。

在“玉兔”之“臂”随嫦娥三号登月之前，上海航天技术研究院的科研人员做了成百上千次的热真空实验、超低温储存试验、寿命试验、可靠性试验和防尘试验等。他们在机械臂上增加热控涂层；采用了密封式三关节加臂杆的结构，防止月尘进入导致关节卡死失灵；科研人员在试验中巧妙地平衡掉六分之五重力，攻克了一道道难关。

“这只手臂是地地道道中国创造、中国制造。我们已申报了多项专利。我们期待它不仅能在月球上继续有上佳表现，而且能转入民用、造福百姓。”虞红说。