空间材料加热实验的遥操作技术研究

《空间材料加热实验的遥操作技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第19卷第5期2013年9月载人航天MannedSpaceflightV01．19No．5Sep．2013空问材料加热实验的遥操作技术研究李世其，余昆，刘世平，朱文革，王明明(华中科技大学机械学院，武汉430074)摘要：将遥操作技术应用到空间材料加热实验中，通过设计晶体生长加热炉试验遥操作系统．建立遥操作主从端试验环境和加热炉温度场预测仿真模型，根据温度场预测仿真结果实时修正试验过程，人机交互地完成了可更换样品的晶体生长加热炉试验。试验结果表明，通过遥操作来控制空间材料加热试验，可以提高试验的效率和成功率。关键词：晶体加热炉；遥操作；三维温度场可视化；温

2、度预测中图分类号：V447；V556文献标识码：A文章编号：1674．5825(2013)05-0018-06ResearchonTeleoperationofSpaceMaterialsHeatingExperimentLiShiqi，YuKun，LiuShiping，ZhuWenge，WangMingming(SchoolofMechanicalScienceandEngineering；HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Thepurposeofthi

3、spaperistoapplytele-operationinthespacematerialsheatingexperi—ment．Thetele—operationsystemforcrystalgrowthfurnaceexperimentwasdesignedandthemaster—slavetestenvironmentbasedonman—machineinteractionwasbuilt．Thepredictionandsimulationmodelsofheatingfurnacetemperaturefieldwerealsoesta

4、blished．Thetestprocedurewascorrectedinrealtimeaccordingtothepredictionandsimulationresultsoftemperaturefield．Thecrystalgrowthfurnaceexperimentbasedoncrystalsamplesreplacementwascompletedbyman．maehinein—teraction．Theexperimentresultsshowedthatthetele．operationcouldimprovespacemater

5、ialsheat—ingexperiment’Sviabilityandeffectiveness．Keywords：crystalfurnace；teleoperation；three—dimensionaltemperaturefieldvisualization：tern—peratureprediction1引言利用在地面无法获得长期的空间微重力、超高真空和超净等极端的实验条件进行空间材料科学实验，可以帮助材料科学家揭示空间环境下材料形成过程中的科学规律，为科学研究提供直接的实验数据，为有规模的空间材料生产打下基础¨1，科学地指导地面材料研究、生产

6、和应用¨。。。由于空间环境和航天器的限制，空间实验与地面实验区别很大，因而人为的干预控制是提高实验成功率与效率的重要手段。空间环境难以预知，实验舱处于长期无人照看的状态，且空间材料实验存在样品数量和种类增加的趋势，加之实验设备故障需要排除等需求，使得空间材料科学实验需要解决地面实时控制的问题，遥操作是解决这类需求的重要技术手段。从20世纪70年代起，科学家开始在航天器上进行微重力材料科学研究，在空间材料加热实验方面，比较先进的实验装置有加拿大ATEN(AdvancedThermalEnvironment)，俄罗斯POLI—ZON加热炉，日本的GHF(Gra

7、dientHeatingFur．naee)，欧空局低梯度炉(LowGradientFurnace，简收稿13期：2013-03-19；修回日期：2013-07-20基金项目：载人航天领域预先研究项目(030202)作者简介：李世其(1965一)，男，博士生导师，教授，研究方向为遥操作机器人及数字化装配。E-mail：sqli@mail．bust．ed。．。。第5期杨纯，等．空间站泄漏监测报警系统的设计与实现19称LGF)。加拿大ATEN可通过位于加拿大宇航局(CSA)载荷遥操作中心(PTOC)的计算机进行遥操作H1；俄罗斯的POLIZON通过遥操作在地面站

8、对加热炉的温度、压力等诊断传感器进行监视和控制，充分利用空间环境资