中国空间站第二次太空授课

悬浮实验台锁紧释放机构

悬浮实验台视觉导航子系统
　　2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站天和核心舱开讲，三位航天员翟志刚、王亚平和叶光富再次呈现了一堂精彩的太空科普课之外，还重点介绍了中国科学院沈阳自动化研究所参与研制的科学装置之一医学样本分析与高微重力科学实验柜(简称“高微柜”)。其中，高微柜悬浮实验系统的空间锁紧释放机构与视觉导航子系统由沈阳自动化所承担研制。
　　随着“太空教师”王亚平打开悬浮实验柜门板，可以直观地看到悬浮实验台被一个装置牢牢地固定在实验柜内，这个装置就是悬浮实验台自动锁紧释放机构。自动锁紧释放机构采用“夹持式”构型设计，通过两侧的8根手指，将悬浮实验台可靠的固定在实验柜内，满足发射过程力学环境需求。入轨后自动锁紧释放机构通过一系列的措施，可以实现悬浮实验台的低干扰释放，满足悬浮实验台柜内自主试验需求。根据任务要求，自动锁紧释放机构还可以满足在轨重复捕获释放，实测重复运动精度达0.05mm，此外还提供了在轨航天员手动锁紧/释放操作按键等功能。
　　通过航天员叶光富讲解，可以知道悬浮实验台能够精准的位姿识别的原因在于采用了双目识别技术——通过安装在悬浮实验台内部的两台相机，像一双眼睛向悬浮实验台提供其相对高微柜柜内或者空间站舱内的位置与姿态测量信息，引导悬浮实验台完成轨迹规划。在视觉导航系统的研制过程中，为完成高精度视觉定位，兼顾考虑悬浮实验台大范围运动的需求，科研团队设计了局部唯一编码的合作靶标（包括柜内有源靶标、舱内无源靶标各1个），可实现即使仅有部分靶标图案进入双目相机的视场时也能够完成视觉定位。为了满足舱内的试验需求，科研团队还提出了一套合作靶标与非合作目标自动切换方案，当靶标不在悬浮实验台的双目视觉视场内时，也可以通过对非合作目标的测量实现实时反馈位姿信息，满足悬浮实验台空间科学试验的需求。
　　沈阳自动化所的研制工作和产品在高微重力悬浮实验系统的表现得到载人航天工程空间应用系统总体单位的高度认可，中国科学院空间科学与应用总体部在3月25日发给沈阳自动化所的感谢信中对沈阳自动化所参研团队的艰苦攻关、通力配合的科研精神给予高度赞扬。
　　据悉，2021年4月29日发射的空间站天和核心舱中，沈阳自动化所承担了核心舱医学样本分析与高微重力科学实验柜和无容器科学材料实验柜的主结构子系统、公用支持设施主结构子系统、高微柜悬浮实验系统自动锁紧释放机构与视觉导航子系统等系列产品的研制工作，产品入轨后已在空间站核心舱内开展系列科学实验任务，目前均运行良好。（空间自动化技术研究室、光电信息技术研究室、工程处）

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