中國創新：會在空間站上“行走”的機械臂

11月8日，中國航天員翟志剛、王亞平安全返回天和核心艙，神舟十三號航天員乘組第一次出艙活動取得圓滿成功。此次出艙活動中，航天員順利完成機械臂級聯裝置安裝工作，為後續實現“擎天巨臂”組合打下基礎。

接連兩臂，完成“1+1=1”

機械臂級聯裝置由雙臂組合轉接件和懸掛裝置組成，是空間站機械臂實現組合動作的關鍵裝備。其中，雙臂組合轉接件更是被空間站型號研製人員形象地比喻為“宇宙級機械臂轉接頭”。

空間站機械臂由中國航天科技集團五院抓總研製，是中國航天事業發展的新領域之一，融合了機、電、熱、控制、光學等多個專業，這也更加凸顯了雙臂組合轉接件的研製難度。隨着中國空間站建設順利推進，雙臂組合轉接件將幫助兩個形態截然不同的機械臂完成轉接，保證組合機械臂具備承載更大載荷進行大範圍轉移的能力。

據航天科技集團五院空間站機械臂飛控負責人高升介紹，空間站機械臂由核心艙機械臂(大臂)和“問天”實驗艙機械臂(小臂)組成。按照空間站關鍵技術驗證及建造階段的任務規劃，實驗艙機械臂將隨“問天”實驗艙一起發射入軌，並將在太空中與核心艙機械臂完成“大小臂在軌組合”的操作，而實現組合的關鍵裝置就是雙臂組合轉接件。由於長度為10米的核心艙機械臂和長度為5米的實驗艙機械臂“體型”差異較大，因此端口設計也有較大差別。

如何做好兩個機械臂的對接，實現“1+1=1”的效果，完成適應性強、操作難度更大的任務，對研製團隊來説是一個巨大的創新難題。

為此，航天科技集團五院的研製團隊一次次開展方案論證、進行設計優化，將小小的“宇宙級機械臂轉接頭”從創意變成了“四兩撥千斤”的科技神器。它不僅有助於完成兩個機械臂的接口互連，更實現了兩者間電氣和信息互通，在惡劣的太空環境中安全打通兩個機械臂之間的“任督二脈”。

完成任務，收“刀”回“鞘”

在機械臂級聯裝置安裝過程中，首先安裝在核心艙艙壁上的懸掛裝置帶有巧妙的抱爪結構，用於捕獲和存放雙臂組合轉接件，併為它提供供電保證。完成懸掛裝置安裝後，航天員翟志剛輕推雙臂組合轉接件進入卡口位置，懸掛裝置在指令遙控下，通過抱爪結構準確地將轉接件抓住，並將其“擁入懷中”。

那麼，雙臂組合轉接件和懸掛裝置到底是什麼關係呢？據航天科技集團五院空間站機械臂懸掛裝置主管設計師高翔宇介紹，雙臂組合轉接件好比“刀劍”，懸掛裝置則好比“刀鞘”。未來，當兩個空間站機械臂開展對接工作時，核心艙機械臂(大臂)將主動探向雙臂組合轉接件，通過末端視覺相機識別靶標，將其從懸掛裝置上精準取出，進而完成與“問天”實驗艙機械臂的組合，形成更長、更穩定的靈巧型空間機器人。

“屆時，空間站機械臂可達範圍直接拓展為14.5米，活動範圍可直接覆蓋空間站三個艙段，隨時實現對空間站艙體表面的巡檢。” 高翔宇説，同時，機械臂在組合對接狀態下完成在軌任務後，又要重新分為大小機械臂兩個部分，此時雙臂組合轉接件自然是收“刀”入“鞘”，由核心艙機械臂主動將雙臂組合轉接件重新放回懸掛裝置中。

“未來，在空間站完成三艙組合後，航天員出艙任務大部分將由組合臂的形式完成。”航天科技集團五院空間站機械臂雙臂組合轉接件主管設計師朱超説。

（馬帥莎 張宇 時小丹）