“中國神臂”震驚海外，14年研發打破西方壟斷達到國際先進水平

17日下午6時許，航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波先後進入天和核心艙，標誌着中國人首次進入自己的空間站。

進入空間站後，神州十二飛行乘組需要進行長達6、7個小時的出艙活動，其中一個考驗是，三個航天員需要一起配合進行機械臂的使用。這個堪比“變形金剛”的“大力神臂”一亮相便驚豔了衆多海外網友，7自由度機械臂讓中國空間站如虎添翼。《環球時報》6月14日消息，美國對中國空間站的巨型機械臂表示”震驚”。

可以看到，空間站的機械臂上有一面五星紅旗以及中國載人航天標誌。

“咦？這個畫面好像有些熟悉……”有網友嘀咕道。

去年美國上線了一部以美國太空軍建設爲主題的政治喜劇《太空部隊》（Space Force）。在劇中的平行世界中，被安排成美國“假想敵”的中國航天技術無比強大，從用機械臂剪美國人的衛星電池板、虜獲美國宇航猩猩，到在月球搶先設立大型基地，簡直無所不能。

更加令人哭笑不得的是，美國軍方也跟着一起“做夢”，犯起了被迫害妄想症。今年4月，美國太空司令部司令迪金森（James Dickinson）曾宣稱，中國有一款配備了機械臂的衛星，可以“抓走”美國衛星。

圖自美劇《太空部隊》

那麼，這個出現在美劇中、又被美軍“忌憚”的巨型機械臂，到底牛在哪兒？

它是我國目前智能程度最高、規模與技術難度最大、系統最複雜的空間智能製造系統。中國載人航天工程總設計師周建平18日介紹，機械臂的作用在於空間站組裝建造、維護維修、輔助航天員出艙活動等任務，“是中國空間站在軌建造能力水平的重要標誌”。

“七自由度”“堪比太空變形金剛”

“天和”核心艙由生活控制艙、資源艙、節點艙三個部分構成，在太空爲宇航員和科學家提供居住和科研環境，支持人員長期駐留，可以對接貨運與載人飛船。

“天和”核心艙外的一對大型機械臂，爲我國首個具有七個自由度的機械臂，從而在太空可以實現類似人類手臂的運動能力。

據中國電科21所（下稱“21所”）4月介紹，該機械臂工作時最長長度可達18米左右、直徑約4米左右，可以在太空抓取物體，方便設備的對接、安裝、變軌、分離等操作。

空間站機械臂

從2009年起，21所就開始爲航天配套研製載人三期天和艙空間機械臂空間驅動組件、高精度位置傳感器等機械臂核心部件以及空間站任務其他相關配套電機。

七個自由度意味着什麼？21所專家說，這是對人類手臂的最真實還原。核心艙機械臂通過末端執行器與目標適配器之間的對接與分離，類似於木工常用的榫卯結構，可實現艙體爬行功能，以一種類似蠕蟲的運動方式移動到空間站的許多部分，進而在更大範圍觸達空間站各艙體外表面。

央視新聞報道稱，在中國空間站核心艙上的空間站機械臂，是我國目前智能程度最高、規模與技術難度最大、系統最複雜的空間智能製造系統。

航天科技集團五院、載人航天工程空間站系統副總指揮王鑫介紹稱，空間站機械臂承擔着懸停飛行器捕獲、輔助航天員艙外活動、艙外貨物搬運、艙體狀態檢查等重要任務，這些都需要機械臂具備精準控制和強大的自由運動能力。

爲此，空間站機械臂擁有7處關節、2處末端執行機構，對各位置的信息交互起到連接和轉發的功能，對於機械臂關節和末端的靈活性、精準度起到着至關重要的作用。

空間站核心艙機械臂操作檯

今年5月，航天科技集團五院推出系列視頻《印象空間站》，在第二集“太空炫舞中國臂”中，帶大家瞭解了堪比“變形金剛”的空間站機械臂。

視頻介紹，機械臂位於核心艙小柱段，具備艙體爬行功能，並實現艙外狀態監視。當機械臂轉位實驗艙時，可開展空間站建造任務。

此外，機械臂可捕獲來訪懸停飛行器、轉移貨運飛船載荷、進行空間站艙表狀態檢查、輔助航天員出艙活動，並可與實驗艙實現機械臂級聯組合。

14年研發打破西方壟斷，技術領先世界

實際我們國家爲了空間站工程的建造，從2007年開始就全面啓動了空間站機械臂的研發工作，而當時國際空間站的“加拿大臂2”型空間站機械臂，已經服役了6年。而更早的美國航天飛機使用的加拿大臂-1型機械臂的研製，更要追溯到上世紀80年代，因此從起點來說，我國和西方有着巨大的差距，而背後是中國和發達國家在在機、電、控、動力學、仿真等各個空間機器人專業方向的巨大差距。

在6月18日播出的《新聞1+1》節目中，中國載人航天工程總設計師周建平接受白巖鬆專訪時表示，這些機械臂最大承載能力25噸，是中國空間站在軌建造能力水平的重要標誌。

他說：“機械臂其實就是一種現代化的手段和工具，可以給航天員提供強大的支撐，使得我們中國空間站的建造技術水平達到國際先進水平。”

例如我國的機械臂長度爲10.2米，與問天實驗艙機械臂組合後長度能達到15米，僅次於美國的17.6米，遠大於歐洲的11.3米和日本的9.9米，而在承載能力上，中國機械臂能承載25噸重量，小於美國的116噸，但遠大於歐洲的8噸和日本的7噸。這證明我國已經在高精度伺服控制技術、核心機構部件設計技術、柔性動力學建模與分析技術、目標識別與測量技術等方面都實現了巨大的突破。嚴格意義上說，美國現在棄用加拿大臂如果自己來研製，也未必能有多高的水平。

而更神奇的艙外爬行技術，實際美國使用的加拿大臂2型機械臂已經具備艙外爬行的功能，但存在兩個問題。首先國際空間站是多國聯合制造，艙段各不相同，俄羅斯和日本還都使用了歐洲機械臂和日本機械臂，根本也沒有預留讓美國機械臂爬行的接口，因此美國的機械臂只能在美國製造的艙段上活動，實際並不能達到爬行的目的，而且也很少進行爬行工作。

另外美國機械臂儘管能夠爬行，但是當它移動到新的“錨點”，只能夠獲得數據連接和視頻信號連接，此外就是基本的運轉的動力，因此美國的機械臂只能爬行觀察情況，但不具備載荷抓握的能力，而我國的機械臂和艙外錨點則進行了進一步的改進，使得機械臂在移動後也具備了載荷抓握的能力。這就意味着我國空間站機械臂可工作的範圍極大擴展。實際這種更爲全面的機械臂爬行功能，也是美國在未來探月的星門空間站所要實現的功能。

我國通過空間站機械臂的研製，實現了空間機器人產品的全流程研製，培養了一大批人才，實現了空間機器人系統研製體系的全方位構建。不但能夠滿足空間站機械臂的使用，而且還應用到月球探測採樣機械臂、火星車移動系統等空間機器人系統研製需求，同時這些技術還可滿足外骨骼機器人等軍民融合方面的應用拓展。

一名微博網友感慨道：“有人負責做夢，有人負責實現。”

更多的網友則在驚歎中國太空技術發展的速度：酷炫、厲害、真不錯！

其中一名網友特別注意到了機械臂的艙體爬行功能。他寫道：“機械臂能爬，好有想象力的創造！”

另外，還有人開玩笑地稱，“能不能把機械臂當自拍杆”，伸出去給太空艙來個自拍？

來源：機器人大講堂