7月4日上午，神舟十二號三名航天員協(xié)同配合，正在進行中國空間站首次出艙活動。
這次出艙任務(wù)，空間站艙外的機械臂首次配合航天員共同完成。機械臂是我國目前智能程度最高、技術(shù)難度最大、系統(tǒng)最復(fù)雜的空間智能制造系統(tǒng)，機械臂都有哪些功能？是怎么配合航天員完成出艙任務(wù)的？跟著記者的鏡頭，一起了解這個空間站上的多面手。
3肩1肘3腕 7自由度可抓25噸重物
總臺央視記者 李寧：這個就是大名鼎鼎的中國空間站機械臂，目前它的狀態(tài)是一個發(fā)射段的初始狀態(tài)，機械臂一共是分為三個肩，一個肘和三個腕，外加兩個末端執(zhí)行機構(gòu)，整個展開之后的長度超過10米。
空間站機械臂是我國首個可長期在太空軌道運行的機械臂，它能真實模擬人手臂的靈活轉(zhuǎn)動，通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，能在前后左右的任何角度和部位抓取物體，抓取能力可以達25噸，具有七個自由度的活動能力。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：7個自由度的話就相當于是肩部3個自由度，肘部1個，腕部3個。相當于是滾轉(zhuǎn)、平衡加俯仰是3個自由度，肩部和腕部分別是對稱的，所以加起來是7個自由度。
兩個末端執(zhí)行器：一端固定在艙壁 另一端抓取
除了具有靈活的手臂，機械臂還有明亮的眼睛——視覺系統(tǒng)，以及敏銳的觸覺神經(jīng)，機械臂的肩部與腕部各有一個末端執(zhí)行器，它可以像人的手掌一樣，抓取在軌的艙段或者貨物。
總臺央視記者 李寧：這個就是末端執(zhí)行機構(gòu)，也就是負責移動、爬行以及飛行器捕獲的裝置。在空間站上一共有兩個這樣的機構(gòu)，可以更換，它連接的位置就是腕。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：機械臂在艙上進行爬行的時候，也是通過末端執(zhí)行器來捕獲艙段上的目標收接器實現(xiàn)固聯(lián)。末端上還配置了腕部相機，通過相機的監(jiān)視，可以實時成像艙外的圖像，包括空間站表面，還有航天員操作等場景。整個機械臂在艙體上的連接，包括機械上的、電氣上的、信息上都是靠末端執(zhí)行器來完成。它既有機（械）的連接也有電的連接，整個末端可以互換。
“大腦”在肘部 肩部腕部有多個相機
總臺央視記者 李寧：這個就是機械臂的肘部，和人類的肘部一樣，通過它來連接機械臂的兩條直臂，從而實現(xiàn)爬行以及移動。整個機械臂的大腦就在它的肘部。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：這個就是機械臂一個肘部，它包括一個關(guān)節(jié)，這邊是一個中央控制器。中央控制器相當于整個機械臂的大腦，機械臂的一個運動，還有信息傳輸都是靠中央控制器。以太網(wǎng)交換機，就是機械臂上面本身有腕部相機、肘部相機，各路相機圖像下傳和收集都是靠交換機進行一個中轉(zhuǎn)。
不只功能強大 機械臂還能應(yīng)對復(fù)雜空間環(huán)境
除了功能強大之外，研制人員還充分考慮了機械臂的運行環(huán)境，在安全防護方面也做足了功課。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：大家常說的重力、溫度、宇宙射線，單粒子的影響，包括在控制器選型上都會考慮這些因素，所以都有一些防護，包括這些外殼。本身設(shè)計的時候都考慮了空間站以外的其他碎片，防撞擊的性能也都做過一些相關(guān)試驗。即使真出現(xiàn)了惡劣情況，應(yīng)該也不會對本身功能造成影響。
研制人員開動腦筋！機械臂在艙外還能有這些“神操作”
目前正在飛行的空間站組合體，僅核心艙的長度就有16.6米，而機械臂展開后長度只有10.2米，那么，超過機械臂長度的地方如果需要安裝或維修設(shè)備，又該如何作業(yè)呢？按計劃，明年還將會有兩個實驗艙與核心艙對接，形成一個更大的、“T”字構(gòu)型的空間站，如何保證機械臂的工作范圍能覆蓋整個空間站？為此，研制人員設(shè)計了讓機械臂在艙外爬行的“神操作”。
單純依靠機械臂自身的長度，是無論如何也不可能照顧到空間站的各個位置的，于是，研制人員為機械臂設(shè)計了一個獨特的功能。通過機械臂兩端的末端執(zhí)行器與空間站表面的適配器相連接，機械臂在可以空間站上“爬行”，從而使機械臂的工作范圍完全覆蓋整個空間站。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：咱們國家空間站是將來要建成“T”字構(gòu)型，我們機械臂是要面向整個15年的運營，要去不同的位置進行一些輔助作業(yè)，所以機械臂要覆蓋整個艙段。盡量把機械臂的位置擴展一下，我們就想通過一種既靈活又經(jīng)濟簡便的方式來實現(xiàn)整個空間站的覆蓋，所以就設(shè)計了爬行的方式。
機械臂任務(wù)之一：運送其中一名航天員到作業(yè)點
科研人員告訴記者，目前，空間站機械臂已經(jīng)經(jīng)過一系列測試，也已經(jīng)完成了爬行的動作。在這次神舟十二號航天員出艙任務(wù)中，機械臂負責運送航天員到作業(yè)點。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：機械臂來主要就是輔助于其中一名航天員轉(zhuǎn)移到作業(yè)點的位置，然后航天員自主完成作業(yè)，艙外設(shè)備的（安裝）維修，然后再將航天員返回到出艙口?？梢钥焖俚貙⒑教靻T從出艙的位置轉(zhuǎn)移到作業(yè)的位置，這個比航天員在艙外爬行自主轉(zhuǎn)移要快速很多，提高效率。
機械臂強大功能！實現(xiàn)艙段轉(zhuǎn)位、飛行器捕獲
通過“爬行”，機械臂的工作范圍可以覆蓋整個空間站，這就為未來的眾多任務(wù)提供了保障。在后續(xù)任務(wù)中，機械臂還將承擔艙段轉(zhuǎn)位、懸停飛行器捕獲和輔助對接、艙外貨物搬運、空間環(huán)境試驗平臺照料等重要任務(wù)。
航天科技集團五院空間站機械臂控制系統(tǒng)主任設(shè)計師 梁常春：后面的任務(wù)，天舟二號轉(zhuǎn)位也是相當于為實驗艙的轉(zhuǎn)位做一個提前的驗證。
機械臂如何搭載航天員？都要用到哪些工具？
在中國空間站航天員首次出艙活動中，劉伯明搭乘機械臂前往作業(yè)點，展開艙外作業(yè)。那么，機械臂上供航天員能站或者能扶的機構(gòu)是什么樣？航天員怎么才能上到機械臂上去？再通過記者的探訪詳細了解一下。
出艙作業(yè)首要任務(wù)：安裝腳限位器和艙外操作臺
總臺央視記者 李寧：我們的航天員第一次出艙作業(yè)，首先的任務(wù)就是要把這兩個工具帶出艙，一個是便攜式的腳限位器，一個是艙外操作臺。
航天科技集團五院總裝與環(huán)境工程部總裝技術(shù)支持主管工程師 范子琦：機械臂末端安裝便攜式腳限位器基座，到時候航天員拿著便攜式腳限位器直接插到這個基座中，進行鎖定。開關(guān)設(shè)置了二次鎖定，相當于雙重保護，防止因為誤碰把開關(guān)碰開了以后，腳限位器脫出。航天員兩只腳通過兩個環(huán)插進去，然后向外一滑，把腳后跟卡到卡槽里就可以實現(xiàn)腳部固定。
航天科技集團五院總裝與環(huán)境工程部總裝技術(shù)支持主管工程師 范子琦：這個是叫艙外操作臺，是安裝到便攜式腳限位器，側(cè)面有一個接口上，這個主要是出艙以后用于放置維修的設(shè)備或者工具的。共有是6個接口，（左右）各有1個載物桿；中心面板上有4個通用接口。主要是掛，比如說艙外有設(shè)備壞了需要維修，航天員從艙內(nèi)帶出去，可以臨時先放在這里；然后把艙上需要換的設(shè)備換下以后，也放到這里，然后再把（從艙內(nèi)的帶來的）取下來更換一下，相當于一個載物架。
