[发明专利]一种FAST缆索检测机器人模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种FAST馈源支撑缆索检测机器人模拟试验装置，包括馈源舱模拟塔、模拟支撑塔及两塔之间架设的原FAST索驱动主索；所述FAST索驱动主索上挂设有FAST主索在馈源舱端240米段原有的全种类的固定滑车、移动滑车和电缆光缆等零部件；馈源舱模拟塔和模拟支撑塔的间距大于37米，主索长度大于58米，主索高点距地面大于50米，主索高点模拟FAST主索在馈源舱端240米处的倾斜角度。馈源舱模拟塔模拟了FAST原设备馈源舱、舱停靠平台及FAST索驱动主索之间的位置和连接关系。同时在模拟支撑塔上模拟FAST馈源支撑塔顶上的滑车吊挂轨道，用于安装牵引机器人的定滑轮。机器人在该模拟试验装置主索上行走检测的环境与FAST望远镜设备的原件相同，完全实现对FAST实物的模拟。

技术领域

本发明涉及一种FAST缆索检测机器人模拟试验装置，用于完全模拟FAST舱停靠平台、馈源舱、馈源舱段240米长主索及该段主索上安装的缆线入舱机构零部件、电缆光缆、FAST馈源支撑塔及塔顶手拉葫芦导轨等结构，在模拟馈源支撑塔FAST索驱动主索吊挂点处，主索的倾斜角度模拟了FAST馈源舱段FAST索驱动主索240米长处的倾斜角度。FAST缆索检测机器人在该模拟试验装置上针对FAST缆索检测具体任务开展机器人适应性、结构合理性、材料耐用性测试，完成从功能验证到性能提升等全部环节，最终实现缆索检测机器人的指标达成的系列验证。最后利用经过验证的最终样机在FAST缆索上完成全系统检测作业示范应用。

背景技术

500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radioTelescope，FAST）是全球最大的单口径射电天文望远镜，具有三项自主创新：利用贵州天然的喀斯特洼坑作为台址；主动变形反射面；采用柔性轻型六索并联机构拖动馈源舱实现一次索驱动，馈源舱内的AB转轴机构、Stewart并联机构实现对馈源位姿二次精调，实现对馈源的高精度定位。

FAST反射面可实现300米口径反射面主动变形，由球面变形成抛物面，保证抛物面始终指向需要观测的天体，并将来自天体的射电波信号进行聚焦这个过程是连续的。

反射面外边缘直径600米的圆周上均布着6座百余米高的馈源支撑塔，每座塔支撑有一条直径φ46mm的钢丝绳，每条钢丝绳由各塔底的驱动卷扬机驱动，经地面导向滑轮、塔中心索通道、塔顶导向滑轮机构与馈源舱可靠连接，该6索组成的馈源舱拖动系统称为FAST索驱动系统。索驱动系统是一个跨度600米的索并联机构，拖动馈源舱在140米～177米的高空，207米的圆周范围内进行天文跟踪观测，以利用钢索高性价比、低重量跨度比等优势，这样FAST中影响安全性的首要因素也聚焦到钢索上。

在FAST使用过程中有多种因素可能造成钢索过早损伤或破断，及时检测出钢索缺陷，可有效减少钢索断裂造成的损害。对索驱动6根钢索进行及时、全面和精确的检测才能预估钢索使用寿命，及时更换，保证FAST的健康、经济运行。FAST索驱动钢索在馈源舱端有240米长索段长期在户外、架空距离长、高度高，坡度大，钢索上悬挂着滑车、索夹、电缆和光缆等障碍物，位于FAST反射面的上方，人工无法到达、用望远镜检查死角多、遥控飞行器检查操作困难。至今为止，使用缆索检测机器人是全方位检测缆索的有效手段。缆索检测机器人需要具有对钢丝绳断丝磨损等损伤的无损检测、滑车、电缆和光缆的故障检测及对障碍物视觉、方位的感知功能。检测时需要通过钢丝绳上滑车等障碍物段。

发明内容

发明人认为：FAST馈源舱端的240米长索段，主索上吊挂着FAST电缆、光缆入舱的缆线入舱机构。考虑减小缆线入舱机构对钢索损伤，索上吊挂的滑车绳轮、索夹均采用含油尼龙材质，滑车体均采用铝合金材质，来减小滑车对钢索可能造成的磨损和损伤程度，但钢索在使用过程中产生缺陷的风险依然存在，需要对240米索段进行检测。但是，目前缆索检测机器人多数针对高空输电线路缆索检测、维护而研制，尚无一种机器人适用FAST索驱动钢索检测，需要研发适用于FAST索驱动钢索检测的专用机器人，解决当前FAST索驱动钢索无法在线检测的问题。FAST钢索检测机器人研发直接针对钢索上障碍物类型、尺度和缆索检测机器人领域的关键技术难题。