中国空间站航天员首次出舱 我国掌握大型空间机械臂核心技术及应用

其间，在舱内的航天员聂海胜配合支持两名出舱航天员开展舱外操作。

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全景相机A拍摄的舱外画面

据悉，空间站核心舱机械臂由航天科技集团五院抓总研制，是目前同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统，主要承担舱段转位、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。核心舱机械臂展开长度为10.2米，最多能承载25吨的重量，是空间站任务中的“大力士”。

空间站核心舱机械臂是我国首个可长期在太空轨道运行的机械臂，其肩部设置了三个关节、肘部设置了一个关节、腕部设置了三个关节，一共七个关节，每个关节对应一个自由度，就如同人的手臂一般，具有七自由度的活动能力。通过各个关节的旋转，能够实现自身前后左右任意角度与位置的抓取和操作，为航天员出舱顺利开展出舱任务提供强有力的保证。

△航天员出舱前，需要在节点舱做一系列出舱准备，这个过程往往也持续两到三个小时。

为扩大任务触及范围，空间站核心舱机械臂还具备“爬行”功能。由于核心舱机械臂采用了“肩3+肘1+腕3”的关节配置方案，肩部和腕部关节配置相同，意味着机械臂两端活动功能是一样的。同时肩部与腕部各安装了一个末端执行器，作为机器臂的触手，末端执行器可以对接舱体表面安装的目标适配器，机械臂通过末端执行器与目标适配器对接与分离，同时配合各关节的联合运动，从而实现在舱体上的爬行转移。

空间站机械臂是我国航天事业发展的新领域之一，目前形成了多项国家空间机器人行业标准，引领空间智能装备的中国制造之路。

中国制造 核心部件国产化

空间站核心舱机械臂由中国航天科技集团五院抓总研制，是目前同类航天产品中复杂度最高、规模最大、控制精度最高的空间智能机械系统，主要承担舱段转位、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。核心舱机械臂展开长度为10.2米，最多能承载25吨的重量，是空间站任务中的“大力士”。

空间站机械臂是中国航天事业发展的新领域之一，中国成为世界上第三个掌握大型空间机械臂核心技术并应用的国家，全部核心部件实现国产化，并形成了多项国家空间机器人行业标准，引领空间智能装备的中国制造之路。

七个关节 可爬行

空间站核心舱机械臂是中国首个可长期在太空轨道运行的机械臂，其肩部设置了三个关节、肘部设置了一个关节、腕部设置了三个关节，一共七个关节，每个关节对应一个自由度，就如同人的手臂一般，具有七自由度的活动能力。通过各个关节的旋转，能够实现自身前后左右任意角度与位置的抓取和操作，为航天员出舱顺利开展出舱任务提供强有力的保证。

为扩大任务触及范围，空间站核心舱机械臂还具备“爬行”功能。由于核心舱机械臂采用了“肩3+肘1+腕3”的关节配置方案，肩部和腕部关节配置相同，意味着机械臂两端活动功能是一样的。

同时肩部与腕部各安装了一个末端执行器，作为机器臂的触手，末端执行器可以对接舱体表面安装的目标适配器，机械臂通过末端执行器与目标适配器对接与分离，同时配合各关节的联合运动，从而实现在舱体上的爬行转移。

十套“控制大脑”

为实现整个机械臂的平稳运行和精确定位，空间站机械臂各处装有“控制大脑”，包括1套机械臂中央控制器、7套关节控制器和2套末端控制器。

其中，机械臂中央控制器是机械臂管理系统的控制和通信枢纽，负责接收地面飞控人员的各种指令，迅速制定动作方案，进而控制机械臂精准地完成各种动作。该控制器实际上是一台高性能、高可靠的宇航计算机，核心部分采用三模冗余设计架构，三个模块同时执行相同的操作，能够有效识别故障风险，大幅提高可靠性。

关节控制器和末端控制器负责控制空间站核心舱机械臂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和精准度起到着至关重要的作用。