成功出艙，機(jī)械臂助航天員“一臂之力”

這是11月7日在北京航天飛行控制中心拍攝的神舟十三號(hào)航天員翟志剛、王亞平同時(shí)在艙外操作的場(chǎng)景。新華社發(fā)

昨天(8日)凌晨，完成各項(xiàng)艙外任務(wù)后，航天員翟志剛和王亞平安全返回天和核心艙，神舟十三號(hào)航天員乘組第一次出艙活動(dòng)取得圓滿成功。此次出艙活動(dòng)中，由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院抓總研制的空間站核心艙機(jī)械臂再次發(fā)揮重要作用。

空間站機(jī)械臂是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域之一，融合了機(jī)、電、熱、控制、光學(xué)等多項(xiàng)技術(shù)。五院空間站機(jī)械臂飛控負(fù)責(zé)人高升介紹，空間站機(jī)械臂由核心艙機(jī)械臂（大臂）和“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙機(jī)械臂（小臂）組成。其中，大臂已于4月底隨核心艙一起在太空就位，并在神舟十二號(hào)飛行乘組航天員出艙活動(dòng)中發(fā)揮了重要作用。

按計(jì)劃，小臂將隨“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙一起發(fā)射入軌，并在太空中與核心艙機(jī)械臂完成“大小臂在軌組合”。此次出艙活動(dòng)的“主角”設(shè)備——機(jī)械臂級(jí)聯(lián)裝置由雙臂組合轉(zhuǎn)接件和懸掛裝置組成，正是未來(lái)空間站機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)組合動(dòng)作的關(guān)鍵裝備。

由于長(zhǎng)度為10米的大臂和長(zhǎng)度為5米的小臂“體型”差異較大，因此設(shè)備的端口設(shè)計(jì)也有較大差別。如何幫助兩個(gè)機(jī)械臂完成對(duì)接？五院研制團(tuán)隊(duì)一次次開(kāi)展方案論證，一輪輪進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，不僅完成兩個(gè)機(jī)械臂的接口互連，還實(shí)現(xiàn)了兩者間電氣和信息的互通，在惡劣的太空環(huán)境中安全打通兩個(gè)機(jī)械臂之間的“任督二脈”。

五院科研人員揭秘，安裝在核心艙艙壁上的懸掛裝置帶有巧妙的抱爪結(jié)構(gòu)，用于捕獲和存放雙臂組合轉(zhuǎn)接件，并為它提供供電保證。完成懸掛裝置安裝后，航天員輕推雙臂組合轉(zhuǎn)接件進(jìn)入卡口位置，懸掛裝置在指令的遙控下，通過(guò)抱爪結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地將轉(zhuǎn)接件抓住，最終將其“擁入懷中”。

五院空間站機(jī)械臂懸掛裝置主管設(shè)計(jì)師高翔宇說(shuō)，雙臂組合轉(zhuǎn)接件好比“刀”，懸掛裝置則好比“刀鞘”。未來(lái)，當(dāng)兩個(gè)空間站機(jī)械臂開(kāi)展對(duì)接工作時(shí)，大臂將主動(dòng)探向雙臂組合轉(zhuǎn)接件，通過(guò)末端視覺(jué)相機(jī)識(shí)別靶標(biāo)，將其從懸掛裝置上精準(zhǔn)取出，進(jìn)而完成與小臂的組合，形成更長(zhǎng)、更穩(wěn)定的靈巧型空間機(jī)器人。屆時(shí)，空間站機(jī)械臂可達(dá)范圍直接拓展為14.5米，活動(dòng)范圍可直接覆蓋空間站三個(gè)艙段，隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)空間站艙體表面的巡檢。

完成在軌任務(wù)后，機(jī)械臂組合又可以重新分解為大小機(jī)械臂兩個(gè)部分，由核心艙機(jī)械臂主動(dòng)將雙臂組合轉(zhuǎn)接件重新放回懸掛裝置中，完成收“刀”入“鞘”。

五院空間站機(jī)械臂雙臂組合轉(zhuǎn)接件主管設(shè)計(jì)師朱超說(shuō)，未來(lái)空間站完成三艙組合后，航天員出艙任務(wù)大部分將由組合臂的形式完成，他們將通過(guò)雙臂組合轉(zhuǎn)接件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械臂的組裝，進(jìn)而完成高難度、更加多樣化的任務(wù)。本報(bào)記者 張航 通訊員 張宇 時(shí)小丹