17日下午6時許，航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波先后進入天和核心艙，標志著中國人首次進入自己的空間站。
進入空間站后，在長達6、7個小時的出艙活動中，最受關注的莫過于三位航天員需要一起配合進行機械臂的使用。而這個堪比“變形金剛”的“大力神臂”一亮相便驚艷了眾多海內外網友。更有《環球時報》報道稱，美國對中國空間站的巨型機械臂表示了”震驚”。
據悉，讓中國空間站如虎添翼的七個自由度機械臂，最大承載能力可達25噸，是我國目前智能程度最高、規模與技術難度最大、系統最復雜的空間智能制造系統。中國載人航天工程總設計師周建平介紹，機械臂的作用在于空間站組裝建造、維護維修、輔助航天員出艙活動等任務，“是中國空間站在軌建造能力水平的重要標志”。不僅如此，其技術水平也屬世界排名前列，甚至被認為足以媲美國際空間站上的“加拿大臂2號”的機械臂。
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“大力神臂”可在太空抓取物體
以往只能在科幻電影看到的片段，如今在現實場景中也能夠看見了。
天和核心艙外的一對大型機械臂，作為我國首個具有七個自由度的機械臂，在此次的神舟十二號任務中就是讓航天員實現人機協同。
由于機械臂在太空中可以實現類似人類手臂的運動能力，并在較短的時間內完成較遠距離的移動，從而幫助航天員在太空中完成設備的對接、安裝、變軌、分離等操作。
據介紹，機械臂工作時最長長度可達18米、直徑約4米左右，因此能到達空間站的任何一個角落。無論是取回放置在艙外的科學實驗儀器，還是對天和核心艙實現全方位的肉眼檢查，它的加入都會令這些操作變得十分輕松且方便。此外，機械臂可捕獲來訪懸停飛行器、轉移貨運飛船載荷、進行空間站艙表狀態檢查、輔助航天員出艙活動，并可與實驗艙實現機械臂級聯組合。
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中國載人航天工程總設計師周建平在接受采訪時說：“機械臂其實就是一種現代化的手段和工具，可以給航天員提供強大的支撐，使得我們中國空間站的建造技術水平達到國際先進水平。”
也正是因為如此強大，美國看到我們的太空“大力神臂”后開始“瑟瑟發抖”。美國太空司令部司令詹姆斯·迪金森甚至向美國國會表示，中國太空能力的快速發展令美國感到擔憂，特別是中國有一款配備了機械臂的衛星，這種衛星可以靠近敵方衛星并使其失效。
14年研發打破西方壟斷
空間站機械臂到底牛在哪兒，能讓美國如此忌憚？
事實上，七個自由度機械臂技術不僅是空間站的核心技術之一，而且也體現了一個國家的工業和設計能力。目前，國際空間站上安裝的是加拿大制造的第二代空間站遙控機械臂系統，俗稱“加拿大臂2”，而當今世界上只有極個別的國家掌握。它可以將物體運送至空間站外部的任何位置，甚至還能自行選擇合適的轉位基座，實現艙外爬行、自我移位和安裝，是空間站上艙外最重要的裝備之一。
縱觀空間站機械臂發展歷史，始于20世紀70年代的美國率先提出了利用機器人系統在宇宙空間工作的概念。其概念的提出，旨在通過機器人的應用，進行設備的組裝、回收、維修,以及在極其惡劣的空間環境下完成一些人類難以完成的艙外活動。
1981年，哥倫比亞號航天飛機在外太空首次使用機械臂。此后，空間機械臂承擔了多次外太空精確操作任務，對航天技術的發展起到了至關重要的作用。
從2007年起，中國空間技術研究院總體部就全面啟動了空間站機械臂的研發工作。研制初期，中國就確定了空間站機械臂性能必須能夠完成的任務包括空間站艙段轉位與輔助對接、懸停飛行器捕獲與輔助對接、支持航天員出艙活動、艙外各類負載搬運、艙外狀態檢查和艙外設備安裝、更換或維修等各項工作。
2009年，中國電科21所又開始為航天配套研制載人三期天和艙空間機械臂空間驅動組件、高精度位置傳感器等機械臂核心部件以及空間站任務其他相關配套電機。
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值得注意的，空間站機械臂的七個自由度是其技術的一大亮點。據中國電科21所專家介紹，七個自由度是對人類手臂的最真實還原。即核心艙機械臂通過末端執行器與目標適配器之間的對接與分離，類似于木工常用的榫卯結構，可實現艙體爬行功能，以一種類似蠕蟲的運動方式移動到空間站的許多部分，進而在更大范圍觸達空間站各艙體外表面。
除此之外，21所研發人員還突破了空間機械臂核心部件小型化設計技術、空間電磁制動器無粉塵結構設計技術、長壽命空間運動部件潤滑技術等關鍵技術難題，為我國空間機械臂提供了高質量的核心部件。核心部件于2020年獲得了國防科學技術進步二等獎。
總 結
據悉，基于國產計算平臺研發的機械臂操作臺，實現了在計算資源受限情況下的并聯機構閉環控制、力渲染、空間矢量控制、系統微振動抑制、系統微振動抑制、圖形顯示及加速、投射電容觸控技術等關鍵技術的突破，整體指標達到國際先進水平。
與此同時，我國在實現空間機器人系統研制體系的全方位構建方面，不但能夠滿足空間站機械臂的使用，而且還應用到月球探測采樣機械臂、火星車移動系統等空間機器人系統研制需求，同時這些技術還可滿足外骨骼機器人等軍民融合方面的應用拓展。
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在2019世界機器人大會上，工信部部長苗圩曾強調：“加快發展機器人產業是制造業高質量發展的重要方向。面對發展過程中的諸多問題和挑戰，機器人產業關鍵核心技術需要進一步提升，應用場景和領域需要進一步拓展。”
如今，中國天和核心艙機械臂堪稱太空中的“變形金剛”，網友們也紛紛為中國太空技術發展點贊。可以預見，隨著機器人產業技術的不斷發展，中國航天的未來也將會是更廣闊的星辰大海。
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