中国创新：会在空间站上“行走”的机械臂

11月8日，中国航天员翟志刚、王亚平安全返回天和核心舱，神舟十三号航天员乘组第一次出舱活动取得圆满成功。此次出舱活动中，航天员顺利完成机械臂级联装置安装工作，为后续实现“擎天巨臂”组合打下基础。

接连两臂，完成“1+1=1”

机械臂级联装置由双臂组合转接件和悬挂装置组成，是空间站机械臂实现组合动作的关键装备。其中，双臂组合转接件更是被空间站型号研制人员形象地比喻为“宇宙级机械臂转接头”。

空间站机械臂由中国航天科技集团五院抓总研制，是中国航天事业发展的新领域之一，融合了机、电、热、控制、光学等多个专业，这也更加凸显了双臂组合转接件的研制难度。随着中国空间站建设顺利推进，双臂组合转接件将帮助两个形态截然不同的机械臂完成转接，保证组合机械臂具备承载更大载荷进行大范围转移的能力。

据航天科技集团五院空间站机械臂飞控负责人高升介绍，空间站机械臂由核心舱机械臂(大臂)和“问天”实验舱机械臂(小臂)组成。按照空间站关键技术验证及建造阶段的任务规划，实验舱机械臂将随“问天”实验舱一起发射入轨，并将在太空中与核心舱机械臂完成“大小臂在轨组合”的操作，而实现组合的关键装置就是双臂组合转接件。由于长度为10米的核心舱机械臂和长度为5米的实验舱机械臂“体型”差异较大，因此端口设计也有较大差别。

如何做好两个机械臂的对接，实现“1+1=1”的效果，完成适应性强、操作难度更大的任务，对研制团队来说是一个巨大的创新难题。

为此，航天科技集团五院的研制团队一次次开展方案论证、进行设计优化，将小小的“宇宙级机械臂转接头”从创意变成了“四两拨千斤”的科技神器。它不仅有助于完成两个机械臂的接口互连，更实现了两者间电气和信息互通，在恶劣的太空环境中安全打通两个机械臂之间的“任督二脉”。

完成任务，收“刀”回“鞘”

在机械臂级联装置安装过程中，首先安装在核心舱舱壁上的悬挂装置带有巧妙的抱爪结构，用于捕获和存放双臂组合转接件，并为它提供供电保证。完成悬挂装置安装后，航天员翟志刚轻推双臂组合转接件进入卡口位置，悬挂装置在指令遥控下，通过抱爪结构准确地将转接件抓住，并将其“拥入怀中”。

那么，双臂组合转接件和悬挂装置到底是什么关系呢？据航天科技集团五院空间站机械臂悬挂装置主管设计师高翔宇介绍，双臂组合转接件好比“刀剑”，悬挂装置则好比“刀鞘”。未来，当两个空间站机械臂开展对接工作时，核心舱机械臂(大臂)将主动探向双臂组合转接件，通过末端视觉相机识别靶标，将其从悬挂装置上精准取出，进而完成与“问天”实验舱机械臂的组合，形成更长、更稳定的灵巧型空间机器人。

“届时，空间站机械臂可达范围直接拓展为14.5米，活动范围可直接覆盖空间站三个舱段，随时实现对空间站舱体表面的巡检。” 高翔宇说，同时，机械臂在组合对接状态下完成在轨任务后，又要重新分为大小机械臂两个部分，此时双臂组合转接件自然是收“刀”入“鞘”，由核心舱机械臂主动将双臂组合转接件重新放回悬挂装置中。

“未来，在空间站完成三舱组合后，航天员出舱任务大部分将由组合臂的形式完成。”航天科技集团五院空间站机械臂双臂组合转接件主管设计师朱超说。

（马帅莎 张宇 时小丹）