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(jìn)一步驗(yàn)證機(jī)械臂的相關(guān)設(shè)計(jì)。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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械系統(tǒng)，機(jī)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(yùn)、艙外狀態(tài)檢查、艙外大型設(shè)備維護(hù)等八大類在軌任務(wù)。

長10.2米 機(jī)械臂如何在太空自如爬行？

機(jī)械臂全長10.2米，為了擴(kuò)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(jī)械臂是如何在太空爬行的，它會不會掉下來呢？

由于機(jī)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(jī)械臂兩端可以實(shí)現(xiàn)同樣的活動功能。

航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)責(zé)人胡成威介紹，機(jī)械臂在空間站進(jìn)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(shí)現(xiàn)爬行。猴子的手就是安裝在機(jī)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(biāo)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(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)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(jī)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(jī)構(gòu)，對準(zhǔn)了之后，4個機(jī)構(gòu)同步往后推，它們之間進(jìn)行電連接和機(jī)械的鎖緊，完成之后，實(shí)際上它實(shí)現(xiàn)了末端和目標(biāo)之間的一個真正的捕獲。

機(jī)械臂爬行有多快？"干活"有多準(zhǔn)？

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(jī)械臂的爬行速度有多快？它能夠精準(zhǔn)爬行到指定位置？

央視記者 李寧：機(jī)械臂我們設(shè)計(jì)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(yùn)行狀態(tài)大概是每秒鐘60—100毫米。

航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)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)是非常快了。但是咱們在使用過程中，為了保證機(jī)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(jī)械臂設(shè)計(jì)速度的六分之一。

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

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

機(jī)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(jī)械臂還要承擔(dān)艙段轉(zhuǎn)位、艙外貨物搬運(yùn)等很多體力活。俗話說，身大力不虧，那我們的機(jī)械臂到底有多重？力氣有多大？

航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)責(zé)人 胡成威：（機(jī)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(jī)械臂是一個高度集成的空間智能機(jī)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(jì)，為了滿足空間站產(chǎn)品輕量化的需求，他們費(fèi)了很大的力氣來給機(jī)械臂減重。

航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)責(zé)人 胡成威：咱們看到的機(jī)械臂，實(shí)際上是這個團(tuán)隊(duì)研制的第7條機(jī)械臂。工程樣機(jī)當(dāng)時是980公斤，到了738公斤，實(shí)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(fù)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(jìn)行設(shè)計(jì)的。

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

航天科技集團(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)責(zé)人 胡成威：機(jī)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(jī)械臂將有哪些新任務(wù)？

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

航天科技集團(tuán)五院機(jī)械臂任務(wù)規(guī)劃主管設(shè)計(jì)師 辛鵬飛：后面會有很多的大型設(shè)備，通過貨運(yùn)飛船運(yùn)送上天，機(jī)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(jī)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(yuǎn)鏡，伴飛在空間站的周圍，機(jī)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(jì)劃，明年我國還將發(fā)射夢天和問天兩個實(shí)驗(yàn)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(jī)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(tuán)五院空間站機(jī)械臂技術(shù)負(fù)責(zé)人 胡成威：等到明年的時候，兩個實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射之后，還有一個小型的5.5米長的機(jī)械臂，叫實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂。這樣兩個機(jī)械臂又可以在軌組合成一個組合臂，它通過機(jī)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(jìn)行，開展后續(xù)的工作。