中国空间站机械臂有多牛？具备舱体爬行功能，还能给太空舱来个“自拍”

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中国空间站机械臂有多牛？具备舱体爬行功能，还能给太空舱来个“自拍”

大众报业·海报新闻·2021-06-21 20:14·原创报道

（视频来源：央视新闻）

　　6月17日，航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。进入空间站后，航天员要干些什么呢？神舟十二飞行乘组需要进行长达6、7个小时的出舱活动，其中一个考验是，三个航天员需要一起配合进行机械臂的使用。这个堪比“变形金刚”的“大力神臂”吸引了众多网友的注意力。

　　“天和”核心舱由生活控制舱、资源舱、节点舱三个部分构成，在太空为宇航员和科学家提供居住和科研环境。引人瞩目的是，“天和”核心舱外的一对大型机械臂。

　　据人民日报报道，中国空间站核心舱上的机械臂，是我国目前智能程度最高、难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统，是对人类手臂的最真实还原。该机械臂最大承载能力25吨，可以移动空间站中的实验舱，空间站机械臂可辅助航天员出舱。

　　据中国电科21所（下称“21所”）4月介绍，该机械臂工作时最长长度可达18米左右、直径约4米左右，可以在太空抓取物体，方便设备的对接、安装、变轨、分离等操作。这对大型机械臂是我国首个具有七个自由度的机械臂，它采用了“肩部3关节+肘部1关节+腕部3关节”的配置方案，肩部与腕部关节配置相同，意味着机械臂两端活动功能一致，从而在太空可以实现类似人类手臂的运动能力。

　　七个自由度意味着什么？21所专家说，这是对人类手臂的最真实还原，是我国目前智能程度最高、难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统，最大承载能力25吨。

　　核心舱机械臂通过末端执行器与目标适配器之间的对接与分离，类似于木工常用的榫卯结构，可实现舱体爬行功能，以一种类似蠕虫的运动方式移动到空间站的许多部分，进而在更大范围触达空间站各舱体外表面。

　　机械臂具备舱体爬行功能，并实现舱外状态监视。当机械臂转位实验舱时，可开展空间站建造任务。

　　此外，机械臂可捕获来访悬停飞行器、转移货运飞船载荷、进行空间站舱表状态检查、辅助航天员出舱活动，并可与实验舱实现机械臂级联组合。

空间站机械臂。图片来源：网络

　　中电科21所为机械臂配套了七关节运动驱动组件和其它核心部件，而这项工作从2009年就先期开始了，历时10年，经历了模样、初样、初样鉴定件、正样四个阶段，完成了正样11个品种共上百台产品的交付，研制过程贯穿了整个载人航天三期任务，这套核心部件因此在2020年获得了国防科学技术进步二等奖。

　　央视新闻报道称，在中国空间站核心舱上的空间站机械臂，是我国目前智能程度最高、规模与技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统。

　　航天科技集团五院、载人航天工程空间站系统副总指挥王鑫介绍称，空间站机械臂承担着悬停飞行器捕获、辅助航天员舱外活动、舱外货物搬运、舱体状态检查等重要任务，这些都需要机械臂具备精准控制和强大的自由运动能力。

　　为此，空间站机械臂拥有7处关节、2处末端执行机构，对各位置的信息交互起到连接和转发的功能，对于机械臂关节和末端的灵活性、精准度起到着至关重要的作用。

　　据介绍，机械臂位于核心舱小柱段，具备舱体爬行功能，并实现舱外状态监视。当机械臂转位实验舱时，可开展空间站建造任务。

　　此外，机械臂可捕获来访悬停飞行器、转移货运飞船载荷、进行空间站舱表状态检查、辅助航天员出舱活动，并可与实验舱实现机械臂级联组合。

　　14年研发打破西方垄断，技术领先世界

　　实际我们国家为了空间站工程的建造，从2007年开始就全面启动了空间站机械臂的研发工作，而当时国际空间站的“加拿大臂2”型空间站机械臂，已经服役了6年。而更早的美国航天飞机使用的加拿大臂-1型机械臂的研制，更要追溯到上世纪80年代，因此从起点来说，我国和西方有着巨大的差距，而背后是中国和发达国家在机、电、控、动力学、仿真等各个空间机器人专业方向的巨大差距。

　　在6月18日播出的《新闻1+1》节目中，中国载人航天工程总设计师周建平接受白岩松专访时表示，这些机械臂最大承载能力25吨，是中国空间站在轨建造能力水平的重要标志。

　　他说：“机械臂其实就是一种现代化的手段和工具，可以给航天员提供强大的支撑，使得我们中国空间站的建造技术水平达到国际先进水平。”

　　我国通过空间站机械臂的研制，实现了空间机器人产品的全流程研制，培养了一大批人才，实现了空间机器人系统研制体系的全方位构建。不但能够满足空间站机械臂的使用，而且还应用到月球探测采样机械臂、火星车移动系统等空间机器人系统研制需求，同时这些技术还可满足外骨骼机器人等军民融合方面的应用拓展。

　　一名微博网友感慨道：“有人负责做梦，有人负责实现。”