贵州南部平塘县是特有的喀斯特山地，群山环抱，一片苍翠间，世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电望远镜（FAST）主体工程近日完工。这只备受全世界关注的“天眼”预计于今年9月全部竣工，开始探索宇宙深处更多的奥秘。
2000公里外，不是研究天文学的燕山大学教授赵永生却始终关注着FAST的最新进展，因为赵永生和他的团队参与了FAST这只“天眼”的核心部件——馈源舱的设计研发工作。
7月8日，记者走进燕山大学，走近赵永生教授团队，了解“天眼”背后的秦皇岛故事。
让“天眼”精确聚焦
FAST是国家科教领导小组审议确定的国家九大科技基础设施之一，综合体现了我国高新技术产业的创新能力，将在未来20年至30年保持世界一流设备地位。从技术预研到施工建设，全国20余所大学和研究所的百余位科技骨干参加到FAST项目中，这其中，就包括燕山大学机械工程学院赵永生教授和他的团队成员。
从高空看，FAST是由4000多块反射面组成的巨大球面，面积相当于30个足球场大小。球面周围有6座支撑塔，馈源舱由6条钢索悬吊在巨大球面的中心。“天眼”的每块反射面可随天体移动调整方向，馈源舱也随之运动，采集反馈信息。馈源舱是“天眼”项目中高精度定位的接收机，最大直径13米、高7.6米、重30吨，所有收集到的宇宙信号都要汇集到这里，是集结构、机构、测量、控制等多种技术于一体的光机电复杂系统。
太空中的天体位于不同的方位，馈源舱接收巨大球面反射信号的最佳位置也是不同的。如何用6条钢索驱动总重量相当于30辆小轿车的馈源舱，实现大范围、高精度的空间定位，精确接受宇宙信号，是一个极具突破性的技术难题。
在燕山大学机械工程学院的机器人实验室，赵永生教授在一台自主研发的并联机器人前，演示了FAST馈源舱的移动原理。传统的串联机器人只有一条手臂，但这台并联机器人有5条手臂。这些结实的钢铁手臂协同工作，可以实现连接点高精度的灵活运动。
在与中国电子科技集团公司第五十四研究所天线伺服专业部合作开展馈源舱方案设计和工程实施过程中，赵永生教授团队凭借并联机器人理论及技术领域深厚的学术积淀，将相关技术应用到 FAST 馈源舱系统的设计研发中。同时，赵永生教授团队还为馈源舱系统的方案确定、机构分析、结构设计、力学建模、特性仿真等方向提供了强有力的理论指导和技术支撑。
“如果把FAST比作一只‘眼睛’，馈源舱就好比‘眼球’，我们的研发工作就相当于设计了‘眼球’内用于精确聚焦和调整视觉系统的‘视网膜’，如果这个‘视网膜’出问题，‘眼睛’看东西是模糊的。我们为馈源舱设计的运动系统就为‘天眼’做了精确的聚焦，为馈源舱准确工作提供了理论支持和技术指导。”赵永生教授用这样通俗而形象的比喻来解释馈源舱的原理。
以深厚积淀服务国家
多年来，赵永生教授团队一直紧跟国家重大装备需求，密切与大型企业和科研院所展开合作，在机构原始创新、机电一体化集成、重型装备研发等方面开展了一系列工作。自 2010 年开始，团队即与五十四所合作，凭借其在并联机器人理论及技术领域深厚的学术积淀，自主研制成功亚洲最大、全方位可动的上海 65 米射电望远镜的关键部件——副反射面精调机构，圆满实现了天线高运动精度、严苛环境适应性及长期工作可靠性的要求。
在参与“天眼”项目中，赵永生教授团队就巧妙地将原上海65米射电望远镜天线副面精调机构的相关技术，完美地应用到 FAST 馈源舱系统的设计研发中，而且做到“青出于蓝而胜于蓝”，让一个总重30吨的钢铁“眼球”可以凭借6条钢索自如地在500米直径的“大锅”上空精确运动。
赵永生教授介绍，目前，燕山大学的并联机器人技术在军事和民用都有重要应用，形成了独具特色的并联机构现代分析与综合的理论体系，成功地将并联机器人技术引入到天线高精调姿、航空运输、核电装备制造等多个领域，解决了并联机器人应用于重载高精度调整、大型自动装卸等关键技术难题，为我国装备制造升级及机器人产业进步起到了重要推动作用。
就在不久前，海军某部对赵永生教授团队协助完成年度重大联合训练任务做出的突出贡献，向燕山大学寄来感谢信。
努力站在科技的前沿
备受关注的“天眼”体现了燕山大学研究机器人的实力。不仅仅是并联机器人领域的理论研究，也不仅仅只有赵永生教授这一个团队，这样的研究和团队，燕山大学还有很多。
此外，学校在重型机械成套设备、亚稳材料科学与技术、并联机器人理论与技术、流体传动与电液伺服控制技术、工业自动化控制理论与技术、精密塑性成型技术、大型锻件锻造工艺与热处理技术、极端条件下机械结构与材料科学等研究领域具有国际先进水平。
2000年以来，燕山大学连续获得国家科技奖励16项，其中国家科技进步一等奖2项、二等奖9项、国家技术发明二等奖2项、国家自然科学二等奖3项，承担“973”“863”、国家自然科学基金和国家社会科学基金项目700余项。2013年和2014年，学校连续有2项科研成果入选“中国科学十大进展”和“中国高校十大科技进展”。
多年来，学校积淀的国家重点学科、国家重点实验室、国家工程技术研究中心这些即使在知名高校中也是稀缺的资源，也为高质量的人才培养提供了更高的平台。学校大多数学生的实验、实习、课程设计以及毕业设计等实践教学环节，都不同程度地在这些高水平办学资源平台上完成。
在实验室里，学生可以和老师一起，亲自将碳通过设备变成金刚石；可以用自行研发的机器人制造自己需要的各种零件；可以在生产线上生产不同规格的工业钢板……
在FAST馈源舱项目中，赵永生教授团队就培养出两名博士生和6名研究生，其中两人已经成为五十四所相关业务部门的骨干。
燕山大学这所渤海岸边的学府，正用深厚的科研学术积淀，彰显秦皇岛创造的魅力，为国家和社会贡献自己的力量。（记者 唐晓辉）
