中国空间站机械臂有哪些黑科技？

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12月27日凌晨0时55分，经过约6小时的出舱活动，神舟十三号航天员乘组圆满完成了第二次出舱全部既定任务，这也是空间站阶段航天员的第四次出舱。

此次航天员出舱，最重要的任务之一，就是进一步验证机械臂的相关设计。这个充满科技感的大家伙，就是目前我国自主研制智能程度最高、技术难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统，机械臂。它既能像人的胳膊一样灵活转动，还能在空间站到处爬行。力气大，够灵活，颜值高，本领多，是航天员们出舱作业少不了的好帮手。

机械臂到底身长几何？体重多少？是如何爬行的？爬的速度有多快？在它身上还有哪些我们不了解的高科技？一问到底↓

机械臂主要承担哪些在轨任务？

专家告诉我们，作为目前同类航天产品中复杂程度与控制精度最高、规模最大的空间智能机械系统，机械臂主要承担着舱段转位、航天员出舱活动、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型设备维护等八大类在轨任务。

长10.2米 机械臂如何在太空自如爬行？

机械臂全长10.2米，为了扩大任务触及范围，它还具备“爬行”功能。在最近四次出舱任务当中，都充当了航天员专属交通工具的角色。大家可能很好奇，这么大的一个机械臂是如何在太空爬行的，它会不会掉下来呢？

由于机械臂采用了3个肩关节，1个肘关节和3个腕关节的配置方案，肩部和腕部关节配置相同，也就是说机械臂两端可以实现同样的活动功能。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威介绍，机械臂在空间站进行爬行的过程，可以形象地看成是猴子在树林之间穿行，首先一只手抓住树枝做固定，另一只手松开，再抓住前方的另一个树枝，如此反复实现爬行。猴子的手就是安装在机械臂肩部与腕部的末端执行器，而树枝就是空间站舱体表面安装的目标适配器。当然，这个抓住和松开的过程非常复杂。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：这里边有三根绳索，杆伸到孔里头，这样的话钢丝绳收拢的时候就捕获住了，捕获就是完成第一步。捕获住之后杆上有个球形的头，机械臂往回收的时候绳子要带着头，拉着两个对接面靠近，这叫拖动。那么拖动完成之后，还有最后一步就是锁紧，锁紧上面有4个像耳朵似的，就有4个机构，对准了之后，4个机构同步往后推，它们之间进行电连接和机械的锁紧，完成之后，实际上它实现了末端和目标之间的一个真正的捕获。

机械臂爬行有多快？"干活"有多准？

一个爬行动作看似简单，原来背后有如此复杂和精密的系统支撑。那么机械臂的爬行速度有多快？它能够精准爬行到指定位置？

央视记者李宁：机械臂我们设计的速度是每秒钟600毫米，但为了安全需要，我们不需要它走那么快。目前的运行状态大概是每秒钟60—100毫米。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：（每秒钟600毫米）对于空间这种结构来说，速度已经是非常快了。但是咱们在使用过程中，为了保证机械臂的安全，同时也要考虑到空间站的各种约束条件，就限定了一个它的使用速度，只用到了机械臂设计速度的六分之一。

走得慢才能走得稳，更能走得准。别看机械臂体格大，在空间站也能做细活，10米长的机械臂执行任务的精度可以达到毫米级。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：在轨的话，专门有一段时间是进行多个点的测试，来验证机械臂从开环从a点到b点，从各个位置看最大误差是多少？（误差）指标是45毫米，现在（误差）能达到是15毫米。后面实际上像我们现在设计控制模式的时候，为了使机械臂的工作更加可靠，实际上它的误差已经控制在几毫米以内，相当于机械臂内部的受力会小得多。

机械臂有多重？力气有多大？

除了协助航天员出舱作业外，机械臂还要承担舱段转位、舱外货物搬运等很多体力活。俗话说，身大力不亏，那我们的机械臂到底有多重？力气有多大？

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：（机械臂重）738公斤，它这个重量应该说是集成度非常高，重量的话在国际上应该都属于比较领先的一个水平。

胡成威介绍，机械臂是一个高度集成的空间智能机械系统，包括本体系统和7个子系统，零部件数以万计，为了满足空间站产品轻量化的需求，他们费了很大的力气来给机械臂减重。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：咱们看到的机械臂，实际上是这个团队研制的第7条机械臂。工程样机当时是980公斤，到了738公斤，实际上已经缩减了差不多200（公斤）。绝大部分产品是铝合金的，重要的产品里头还有一些是钛合金的，像有一些负载比较大的齿轮是采用新材料不锈钢，所有的参数都是重新来进行设计的。

胡成威介绍，机械臂减重后能力并没有减少，最大的负载能力可以达到25吨，完全能够满足任务需要。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：机械臂对于空间站来说，相当于是一个大力士，可以满足覆盖空间站就是大中小各级载荷的相关任务要求。

未来机械臂将有哪些新任务？

无论重活儿还是细活儿，机械臂都不在话下。未来，随着我国空间站建设不断推进，机械臂还会有哪些新的任务？

航天科技集团五院机械臂任务规划主管设计师辛鹏飞：后面会有很多的大型设备，通过货运飞船运送上天，机械臂需要完成把这些大型设备从货船里边抓取出来，然后再对接到一个正确的位置上这样一个安装的作业。另外机械臂还承担着巡天飞行器的捕获，也就是我们未来会有一艘太空的望远镜，伴飞在空间站的周围，机械臂具备在它需要照料的时候，把它抓取对接到核心舱上，完成对它的维修工作。

按照计划，明年我国还将发射梦天和问天两个实验舱，空间站的构型将变成T字形，随着空间站的面积增大，空间站机械臂的活动范围也将变大，它的形态也会随之改变。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人胡成威：等到明年的时候，两个实验舱发射之后，还有一个小型的5.5米长的机械臂，叫实验舱机械臂。这样两个机械臂又可以在轨组合成一个组合臂，它通过机联的方式组合成一个15米长的组合臂，那么后面的很多任务，就可以分别由大臂、小臂和组合臂的方式来进行，开展后续的工作。