12月27日凌晨0時55分，經(jīng)過約6小時的出艙活動，神舟十三號航天員乘組圓滿完成了第二次出艙全部既定任務(wù)，這也是空間站階段航天員的第四次出艙。

此次航天員出艙，最重要的任務(wù)之一，就是進一步驗證機械臂的相關(guān)設(shè)計。這個充滿科技感的大家伙，就是目前我國自主研制智能程度最高、技術(shù)難度最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的空間智能制造系統(tǒng)，機械臂。它既能像人的胳膊一樣靈活轉(zhuǎn)動，還能在空間站到處爬行。力氣大，夠靈活，顏值高，本領(lǐng)多，是航天員們出艙作業(yè)少不了的好幫手。

機械臂到底身長幾何？體重多少？是如何爬行的？爬的速度有多快？在它身上還有哪些我們不了解的高科技？一問到底↓

機械臂主要承擔(dān)哪些在軌任務(wù)？

專家告訴我們，作為目前同類航天產(chǎn)品中復(fù)雜程度與控制精度最高、規(guī)模最大的空間智能機械系統(tǒng)，機械臂主要承擔(dān)著艙段轉(zhuǎn)位、航天員出艙活動、艙外貨物搬運、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護等八大類在軌任務(wù)。

長10.2米 機械臂如何在太空自如爬行？

機械臂全長10.2米，為了擴大任務(wù)觸及范圍，它還具備“爬行”功能。在最近四次出艙任務(wù)當(dāng)中，都充當(dāng)了航天員專屬交通工具的角色。大家可能很好奇，這么大的一個機械臂是如何在太空爬行的，它會不會掉下來呢？

由于機械臂采用了3個肩關(guān)節(jié)，1個肘關(guān)節(jié)和3個腕關(guān)節(jié)的配置方案，肩部和腕部關(guān)節(jié)配置相同，也就是說機械臂兩端可以實現(xiàn)同樣的活動功能。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人胡成威介紹，機械臂在空間站進行爬行的過程，可以形象地看成是猴子在樹林之間穿行，首先一只手抓住樹枝做固定，另一只手松開，再抓住前方的另一個樹枝，如此反復(fù)實現(xiàn)爬行。猴子的手就是安裝在機械臂肩部與腕部的末端執(zhí)行器，而樹枝就是空間站艙體表面安裝的目標適配器。當(dāng)然，這個抓住和松開的過程非常復(fù)雜。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：這里邊有三根繩索，桿伸到孔里頭，這樣的話鋼絲繩收攏的時候就捕獲住了，捕獲就是完成第一步。捕獲住之后桿上有個球形的頭，機械臂往回收的時候繩子要帶著頭，拉著兩個對接面靠近，這叫拖動。那么拖動完成之后，還有最后一步就是鎖緊，鎖緊上面有4個像耳朵似的，就有4個機構(gòu)，對準了之后，4個機構(gòu)同步往后推，它們之間進行電連接和機械的鎖緊，完成之后，實際上它實現(xiàn)了末端和目標之間的一個真正的捕獲。

機械臂爬行有多快？"干活"有多準？

一個爬行動作看似簡單，原來背后有如此復(fù)雜和精密的系統(tǒng)支撐。那么機械臂的爬行速度有多快？它能夠精準爬行到指定位置？

央視記者 李寧：機械臂我們設(shè)計的速度是每秒鐘600毫米，但為了安全需要，我們不需要它走那么快。目前的運行狀態(tài)大概是每秒鐘60—100毫米。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：（每秒鐘600毫米）對于空間這種結(jié)構(gòu)來說，速度已經(jīng)是非?？炝恕５窃蹅冊谑褂眠^程中，為了保證機械臂的安全，同時也要考慮到空間站的各種約束條件，就限定了一個它的使用速度，只用到了機械臂設(shè)計速度的六分之一。

走得慢才能走得穩(wěn)，更能走得準。別看機械臂體格大，在空間站也能做細活，10米長的機械臂執(zhí)行任務(wù)的精度可以達到毫米級。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：在軌的話，專門有一段時間是進行多個點的測試，來驗證機械臂從開環(huán)從a點到b點，從各個位置看最大誤差是多少？（誤差）指標是45毫米，現(xiàn)在（誤差）能達到是15毫米。后面實際上像我們現(xiàn)在設(shè)計控制模式的時候，為了使機械臂的工作更加可靠，實際上它的誤差已經(jīng)控制在幾毫米以內(nèi)，相當(dāng)于機械臂內(nèi)部的受力會小得多。

機械臂有多重？力氣有多大？

除了協(xié)助航天員出艙作業(yè)外，機械臂還要承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、艙外貨物搬運等很多體力活。俗話說，身大力不虧，那我們的機械臂到底有多重？力氣有多大？

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：（機械臂重）738公斤，它這個重量應(yīng)該說是集成度非常高，重量的話在國際上應(yīng)該都屬于比較領(lǐng)先的一個水平。

胡成威介紹，機械臂是一個高度集成的空間智能機械系統(tǒng)，包括本體系統(tǒng)和7個子系統(tǒng)，零部件數(shù)以萬計，為了滿足空間站產(chǎn)品輕量化的需求，他們費了很大的力氣來給機械臂減重。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：咱們看到的機械臂，實際上是這個團隊研制的第7條機械臂。工程樣機當(dāng)時是980公斤，到了738公斤，實際上已經(jīng)縮減了差不多200（公斤）。絕大部分產(chǎn)品是鋁合金的，重要的產(chǎn)品里頭還有一些是鈦合金的，像有一些負載比較大的齒輪是采用新材料不銹鋼，所有的參數(shù)都是重新來進行設(shè)計的。

胡成威介紹，機械臂減重后能力并沒有減少，最大的負載能力可以達到25噸，完全能夠滿足任務(wù)需要。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：機械臂對于空間站來說，相當(dāng)于是一個大力士，可以滿足覆蓋空間站就是大中小各級載荷的相關(guān)任務(wù)要求。

未來機械臂將有哪些新任務(wù)？

無論重活兒還是細活兒，機械臂都不在話下。未來，隨著我國空間站建設(shè)不斷推進，機械臂還會有哪些新的任務(wù)？

航天科技集團五院機械臂任務(wù)規(guī)劃主管設(shè)計師 辛鵬飛：后面會有很多的大型設(shè)備，通過貨運飛船運送上天，機械臂需要完成把這些大型設(shè)備從貨船里邊抓取出來，然后再對接到一個正確的位置上這樣一個安裝的作業(yè)。另外機械臂還承擔(dān)著巡天飛行器的捕獲，也就是我們未來會有一艘太空的望遠鏡，伴飛在空間站的周圍，機械臂具備在它需要照料的時候，把它抓取對接到核心艙上，完成對它的維修工作。

按照計劃，明年我國還將發(fā)射夢天和問天兩個實驗艙，空間站的構(gòu)型將變成t字形，隨著空間站的面積增大，空間站機械臂的活動范圍也將變大，它的形態(tài)也會隨之改變。

航天科技集團五院空間站機械臂技術(shù)負責(zé)人 胡成威：等到明年的時候，兩個實驗艙發(fā)射之后，還有一個小型的5.5米長的機械臂，叫實驗艙機械臂。這樣兩個機械臂又可以在軌組合成一個組合臂，它通過機聯(lián)的方式組合成一個15米長的組合臂，那么后面的很多任務(wù)，就可以分別由大臂、小臂和組合臂的方式來進行，開展后續(xù)的工作。