接臂搭桥抬相机！神舟十四立大功的机械臂 研发历时十余年？

11月17日，神舟十四号航天员乘组圆满完成第三次出舱任务。继抓总研制的中国空间站“T”字构型成功在轨组装完成、天舟五号成功发射并以全球最快速度自主交会对接后，航天科技集团五院继续全力支撑航天员出舱活动的顺利进行。

航天员在太空里搭“天桥”

神舟十四号乘组本次出舱，是空间站“T”字基本构型在轨组装完成后的首次出舱任务，航天员出舱活动的范围已经由单舱扩展到三舱。为了方便航天员跨舱段爬行，此次任务要在问天实验舱与天和核心舱之间、梦天实验舱与天和核心舱上分别安装一个舱间连接装置，该装置被形象地称为“天桥”。

问天实验舱间连接装置长度约为3.2米，重达16公斤；梦天实验舱间连接装置长度约为2.6米，重达15公斤。航天员将其一端与实验舱连接装置的基座连接，另一端与天和核心舱的环形扶手连接，安装完成后，航天员可实现从实验舱到天和核心舱的爬行，而不再需要由机械臂临时搭桥。

此外，航天员还解锁了问天实验舱上的全景相机，并将相机向上抬升约210毫米，使其能够俯视整个三舱的舱外环境，视野更开阔。

在出舱过程中，测控与通信分系统在天地间搭建起畅通的通信链路，传输高清图像和进行天地通话等；数管分系统发挥“智能大脑”作用，处置一系列复杂指令，全程零差错；仪表与照明分系统为舱内外提供环境照明和舱内状态显示……三个舱段的分系统紧密配合，实现了空间站“T”字基本构型组装完成后的三舱协同。

大小机械臂首次联袂支持出舱

在本次任务中，组合机械臂首次联袂支撑出舱任务顺利实施。组合机械臂由大机械臂、小机械臂和大小臂转接连接件共同组成。其中，大小臂转接连接件由大机械臂目标适配器和小机械臂目标适配器同原理部件组成，能够被大机械臂和小机械臂的末端分别捕获，捕获之后即形成组合臂。

大臂加小臂，使组合机械臂的覆盖半径大为扩展，站在天和核心舱的目标适配器上，能优艾设计网_PS问答够对本次任务的三舱目标进行操作，这是单臂无法做到的。此外，相较于只有7个自由度的大、小机械臂，组合臂的自由度达到了14个，工作起来更加灵活自由。

不过，长度增加和自由度提高对组合臂的安全性和可靠性提出了更高的要求。航天科技集团五院总体设计部机械臂产品副总师高升介绍，机械臂变长后，柔性随之变大，在进行目标操作时的稳定性控制难度增大，变长的机械臂在有限的运动空间里的安全性要求也会增加运动规划的难度；在提高任务便利的同时也带来了更多约束，大、小机械臂在运动规划时要考虑对方的姿态，两臂间的运动匹配性难度增加。

为克服这些技术难题，机械臂研制团队进行了充分论证、反复试验。高升说，一方面，组合臂能将航天员送达空间站组合体三舱，完美适配出舱各项任务的需求；另一方面，有了组合臂，小机械臂的跨舱段执行任务也得以实现。在此之前，大机械臂已可实现三舱自由爬行，而小机械臂只能在指定舱段上工作。现在只需要通过组合机械臂，就能轻轻松松把小机械臂转移到梦天实验舱，转移之后大、小机械臂分开，小机械臂再爬到相应的目标适配器上完成任务。

“十年铸一臂”护航空间站

机械臂作为空间站总体系统中必不可少的一部分，在设计之初就已初步确定了其功能，如爬行、舱段转位、载荷操作、巡检、支持航天员出舱和货物转运等。

“我们从2006年就开始研究机械臂，整个过程特别辛苦，可参考资料极少，只能摸着石头过河。”高升说，十余年来，机械臂研制团队一步步圆满完成了从原理样机、工程样机，从初样到正样，再到出厂、发射、在轨开展的各项任务。“别人都说‘十年磨一剑’，我们是‘十年铸一臂’。”

如今，空间站机械臂已从图纸变成了现实，全力支持航天员舱外作业、保障空间站安全。2021年，大机械臂随天和核心舱升空，承载力可达25吨，被称为中国空间站的“大力士”；2022年，小机械臂随问天实验舱升空，其操作精度更高。二者各具特色，相辅相成。本次出舱任务中，大、小机械臂协同级联形成组合臂并发挥了关键作用，机械臂在空间站组合体的可达范围大幅增加。