高曉雷 張宇 郭睿（北京空間飛行器總體設計部）

2021年7月4日，神舟十二號航天員劉伯明、湯洪波順利出艙，雄偉有力的空間站核心艙機械臂首次托舉航天員劉伯明到指定位置，圓滿完成出艙操作，抬升天和核心艙艙外全景相機的位置，并驗證了機械臂的大范圍轉移能力，在剛剛迎來建黨百年華誕之際，完成了我國空間站工程建造任務的又一壯舉。

此次出艙活動，圓滿完成了艙外活動相關設備組裝、全景相機抬升等任務，首次檢驗了航天員與機械臂協同工作的能力及出艙活動相關支持設備的可靠性與安全性，為空間站后續(xù)出艙活動的順利實施奠定了重要基礎。

攻關嶄新領域，展現中國力量

空間站核心艙機械臂由中國空間技術研究院抓總研制，是目前同類航天產品中復雜度最高、規(guī)模最大、控制精度最高的空間智能機械系統，主要承擔艙段轉位、航天員出艙活動、艙外貨物搬運、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設備維護等八大類在軌任務。其中核心艙機械臂展開長度為10.2m，最多能承載25t的質量，是中國空間站型號任務中的“大力士”。

空間站機械臂是我國航天發(fā)展的新領域之一，是空間站組裝、建造以及航天員艙外操作的重要裝備。研制過程中在關鍵技術、原材料選用、制造工藝、適應空間站環(huán)境的長壽命設計等方面均取得了巨大的突破和創(chuàng)新?？臻g站機械臂并非單一的專業(yè)產品，而是融合了機、電、熱、控制、光學等多個專業(yè)。

空間站機械臂是一款模仿人類手臂的七自由度機械臂，核心艙機械臂的肩部設置了3個關節(jié)、肘部設置了一個關節(jié)、腕部設置了3個關節(jié)，一共7個關節(jié)。每一個關節(jié)對應一個自由度，就如同人的手臂一般，具有七自由度的活動能力，通過各個關節(jié)的旋轉，能夠實現自身前后左右任意角度與位置的抓取和操作，真實地模擬了人類手臂的靈活運動，為航天員順利開展出艙任務提供了強有力的保證。

核心艙機械臂具備七自由度活動能力

國產核心部件，引領中國創(chuàng)新

空間站機械臂研制團隊踐行自立自強的創(chuàng)新精神，全面跨越國際技術封鎖，在國內首次提出并實現了可爬行、可維護的大型七自由度全對稱構型空間機械臂系統方案。

為擴大任務觸及范圍，空間站核心艙機械臂具備“爬行”功能，由于核心艙機械臂采用了“肩3+肘1+腕3”的關節(jié)配置方案，肩部和腕部關節(jié)配置相同，意味著機械臂兩端活動功能一致。同時肩部與腕部各安裝了一個末端執(zhí)行器，作為機器臂的觸手，末端執(zhí)行器可以對接艙體表面安裝的目標適配器，機械臂通過末端執(zhí)行器與目標適配器對接與分離，同時配合各關節(jié)的聯合運動，就能實現在艙體上的爬行轉移。

機械臂大小臂組合試驗

空間站核心艙機械臂是我國首個可長期在太空軌道運行的機械臂，它能真實模擬人手臂的靈活轉動，通過旋轉結構，能在前后左右的任何角度和部位抓取物體，是我國首次實現大型空間機械臂的工程研制產品。

中國空間站核心艙機械臂的研制攻關歷程，是中國航天科技發(fā)展求索創(chuàng)新之路的一個縮影。在空間站機械臂研制團隊的努力下，全部核心部件實現國產化，并形成了多項國家空間機器人行業(yè)標準，引領空間智能裝備的中國制造之路。