“昆仑”计划的军令状一立,整个“双龙中心”的气氛,瞬间就从庆祝“龙渊”胜利的喜悦中,切换到了备战下一个更宏伟目标的紧张状态。
所有人都知道,五年之期,看似漫长,但要攀登五轴联动数控机床这座工业制造领域的“珠穆朗玛”,每一分每一秒都无比宝贵。
计划启动后的第一次全体技术会议上,李晓宇亲自为两大研究院的所有核心骨干,上了“昆仑”计划的第一堂课。
他在白板上,只画了一张图,写了四个字母。
图,是一张结构无比复杂的,带有一个A轴和c轴的双摆头五轴机床的结构示意图。
字母,则是Rtcp。
“在座的各位,都是顶尖的专家。”李晓宇的目光扫过全场,“三轴机床,我们把它看作一个笛卡尔坐标系,x、Y、Z,简单明了。”
“但五轴机床,”他指着白板上那个可以任意偏转、任意旋转的复杂摆头,“它引入了两个旋转轴。这意味着,我们的刀具,可以在空间中,以任意姿态,对工件进行加工。”
“而我们今天要面对的第一个,也是最核心的一个技术天堑,就是这四个字母——Rtcp。”
他一字一顿地解释道:“Rotation tool center point,旋转刀具中心点控制。”
“它的要求,简单到只有一句话:无论A轴和c轴,这两个旋转轴,如何疯狂地,以每分钟上千度的角速度进行复合运动,我们的数控系统,都必须保证,刀具最尖端的那个点,其相对于工件的运动轨迹,与我们程序中设定的理论轨迹,误差不能超过一微米!”
“这意味着什么?”他看向林涛和算法研究院的所有人,“这意味着,我们的‘女娲’系统,在刀尖接触工件的每一毫秒,都要进行数万次,甚至数十万次的,包含了复杂三角函数和矩阵变换的空间坐标系解算!”
这个描述,如同在算法研究院所有人的心头,压上了一块万吨巨石。
他们刚刚才为攻克了直线和圆弧插补而感到一丝喜悦,转眼间,就要面对一个,计算量和复杂度,比前者高出数个数量级的,算法领域的终极怪兽!
“总工……这……这以我们现有的pc平台算力,根本不可能实现实时解算啊!”陈浩第一个,感到了窒息般的难度。
面对团队滋生的畏难情绪,李晓宇没有直接给出解决方案。
他只是,带着所有人,来到了那间,已经成为算法研究院“圣地”的,“盘古一号”并行计算阵列所在的机房。
他没有谈机床,也没有谈算法。
而是,在巨大的主控屏幕上,调出了一个,由无数个经纬线构成的,三维的地球模型。
“林涛,我问你一个问题。”李晓宇指着屏幕,“假设,你现在是航天测控中心的主任。一颗卫星,要从北京上空,飞到纽约上空。你,会如何为它,规划出一条,最短的飞行轨迹?”
这个问题,让林涛愣住了。
他下意识地,开始用他在学校里学过的,最传统的“欧拉角”和“坐标投影”的方法,去进行思考。
“我……我们可以在球面上,建立一个空间坐标系,然后用……”
“然后,你就会发现,”李晓宇打断了他,“当卫星,飞到北极点附近时,你的经度定义,会瞬间失效。你的计算系统,会因为两个旋转轴的重叠,而陷入一个,无法解算的,灾难性的‘万向节死锁’!”
“你的卫星,会瞬间失控!”
“万向节死锁”!
这个,只在最顶尖的航空航天教科书里,才会提到的名词,从李晓宇口中说出,让林涛的后背,瞬间渗出了一层冷汗!
“那……那该怎么办?”
“跳出三维。”李晓宇的声音,充满了无穷的启示性,“当三维空间的路,走不通时,我们就去,一个更高维度的世界里,寻找答案。”
他拿起笔,在旁边的白板上,缓缓地,写下了一行,在1990年的中国,除了极少数顶尖的数学家,几乎无人能懂的,优美而又神秘的数学表达式。
【q = w + xi + yj + zk】
“这,叫‘四元数’(quaternion)。”
李晓宇开始了他的,又一次“技术布道”。
“它,由一个实部和三个虚部构成。它,可以让我们,用一种,更简洁,更高效,而且,永远不会产生‘万向节死锁’的方式,去描述和计算,空间中的任意旋转。”
“它,是打开Rtcp算法大门的,唯一正确的钥匙!”
……
而就在算法研究院的这群天才,正在为了那个,来自更高维度世界的“四元数”而震撼不已,如痴如醉时。
精密制造总院那边,“昆仑”计划的硬件基石,也正式开始奠基。
秦振华,亲自将那份,由汉斯·穆勒赠送的,Jig-7最核心的“静压回转台”设计蓝图,交到了由全院最顶尖的,三位机械设计专家组成的“天枢”核心小组手中。
并向他们,下达了死命令。
“我不管你们用什么方法!三个月!三个月之内,我必须看到,一份完整的,吃透了这份图纸,并且,融入了我们李总工‘主动式补偿’思想的,全新的设计方案!”
“同时,第一台,一比一的工程验证样机,必须开始制造!”
……
算法研究院的白板前。
林涛,在那行神秘的“四元数”表达式下方,在李晓宇的,一句句,画龙点睛般的引导下。
颤抖着,亲手,写下了第一个,基于“四元数”插值算法的,空间旋转矩阵。
当那个,比传统欧拉角矩阵,简洁了数倍,却又强大了无数倍的,充满了数学之美的公式,完整地,出现在白板上时。
林涛,仿佛看到了。
一条,虽然无比陡峭,无比艰难,但却又无比清晰,无比光明的,通往Rtcp算法,通往五轴联动技术之巅的……
登天之梯。