俄罗斯国家航天集团总裁罗戈津当地时间7月12日表示，其将向国际空间站的俄方人员下令，停止使用为国际空间站俄罗斯部分提供服务的“欧洲机械臂”（European Robotic Arm，ERA），同时将尽最大努力从意大利调回俄方的火星登陆舱。

罗戈津表示，欧洲航天局局长称不会恢复与俄罗斯国家航天集团在ExoMars联合火星探测项目上的合作，这一决定极不负责，“他有没有想过这会让多少欧洲和俄罗斯的科学家和工程师的劳动付诸东流？他是否准备好为破坏火星联合任务的行为负责？他是否准备好向全人类作出交代？”

在太空极端恶劣的环境下，航天员进行舱外活动十分困难，而机械臂在辅助航天员舱外活动中发挥着至关重要的作用。让我们来看看机械臂是如何做到助航天员“一臂之力”的……

1、人类第一款机械臂诞生

自人类开展载人航天活动以来，美国率先提出了空间机器人概念，用于在恶劣的太空环境下，完成航天员难以完成的舱外操作。

空间机器人最主要的应用就是空间机械臂，它集机械、电子、热控、视觉、动力学等多学科于一体，是一种高端和先进的航天装备，具有强大的性能和广阔的应用前景。

虽然美国最早提出创意，但先拔头筹的却是加拿大。人类第一种空间机械臂就是由加拿大Spar公司设计制造。1981年，该公司和美国宇航局联合研制了4套供航天飞机使用的空间机械臂，被称为加拿大臂。

加拿大臂的重量为410.5公斤，长约15米，由6个控制关节组成。6个自由度的加拿大臂安装在航天飞机左舷的纵梁上，采用航天员舱内遥控操作方式，用于展开和回收有效载荷，以及协助航天员进行舱外活动。美国航天飞机在维修哈勃望远镜的5次任务中，加拿大臂发挥了无可替代的作用。

上世纪80年代，美国提出了自由号空间站项目，并由加拿大负责空间站机械臂研制。该空间站后来衍生为国际空间站，加拿大研制的第二代机械臂就是目前国际空间站上使用的加拿大臂2。

加拿大MDA公司研制的加拿大臂2是目前世界上最先进的空间机械臂之一，它包括活动基座系统MBS，空间站遥控机械臂SSRMS和专用灵巧机械臂SPDM三个部分。

我们最熟悉的就是俗称“大臂”的SSRMS。它由航天飞机上的加拿大臂发展而来，长17.6米，直径0.35米，可在太空移动116吨重的载荷，它还进一步演变成了更灵活的7自由度机械臂系统。

2、机械臂虽小但作用大

在国际空间站上使用的机械臂中，“大臂”SSRMS最长，也最大，重量高达1497公斤。即将发射的7自由度欧洲机械臂ERA，质量约630公斤。中国天和核心舱上安装的机械臂，质量尺寸介于两者之间，重量约740公斤。

总的来说，相对于空间站舱段动辄十几二十吨的重量，机械臂只能算是个零头，但它却在载人航天活动中发挥着重要作用，成为空间站建设的关键技术之一。

美国在自由号空间站项目中，加拿大臂2是空间站建设的核心装备，在国际空间站的组装建造中，它同样发挥着重要作用。

“大臂”SSRMS和人的手臂一样都有7个自由度，是世界上第一种7自由度空间机械臂。它的本体由7个关节组成，包括肩部3个关节、肘部1个关节和腕部3个关节，使用起来十分灵活。

国际空间站各个舱段上还设有电力数据抓取夹具（PDGF），“大臂”的任意一端可以和PDGF夹具连接，利用PDGF提供的电力供应和数据传输能力开展工作。同时，“大臂”还具有重定位能力，能用类似尺蠖的方式通过PDGF头尾互换移动爬行。

另外，“大臂”还能基于MBS基座在整个桁架上滑行。加拿大臂2的“大臂”不但十分灵活，而且移动能力很强，是建造维护国际空间站的得力助手。它广泛用于从空间站组装建设、空间站维护、空间站有效载荷运输和服务，以及抓取释放飞船、卫星等任务，为国际空间站的建造和运行立下了汗马功劳。

如果说空间站建造阶段的历史太过久远，美国天鹅座货运飞船和第一代载人龙飞船，以及日本HTV货运飞船在国际空间站上的每一次对接中，都是由加拿大臂2捕获抓取后拖动接驳。至于拖动航天员开展舱外活动，维护空间站和开展空间应用，更是加拿大臂2当仁不让的责任。

此外，国际空间站上的日本希望号实验舱也装有两个6自由度机械臂，主要用于在舱外暴露平台上开展高精度的空间科学实验，也可支持航天员的舱外维护活动和释放微纳卫星等任务。

3、中国机械臂作用范围广

我国同样为天宫空间站研制了高性能的机械臂，它是中国空间站系统的三大关键技术之一，也是天宫空间站建设和维护的重要装备。

中国空间站机械臂的主要性能指标和国际先进水平相当，部分指标处于国际领先水平，能够满足我国建造长期有人照料空间站的发展需要。

据美媒报道，美国正在推进的月球门户站项目，加拿大将为它研制第三代机械臂——加拿大臂3。这种机械臂仍然包括大臂和机器手两个部分，但应用了更先进的机器视觉、简短的软件和人工智能系统，可以在无需航天员遥控干预的情况下执行任务。

1）机械臂爬行有多快？"干活"有多准？

一个爬行动作看似简单，原来背后有如此复杂和精密的系统支撑。那么机械臂的爬行速度有多快？它能够精准爬行到指定位置？

央视记者 李宁：机械臂我们设计的速度是每秒钟600毫米，但为了安全需要，我们不需要它走那么快。目前的运行状态大概是每秒钟60—100毫米。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人 胡成威：（每秒钟600毫米）对于空间这种结构来说，速度已经是非常快了。但是咱们在使用过程中，为了保证机械臂的安全，同时也要考虑到空间站的各种约束条件，就限定了一个它的使用速度，只用到了机械臂设计速度的六分之一。

走得慢才能走得稳，更能走得准。别看机械臂体格大，在空间站也能做细活，10米长的机械臂执行任务的精度可以达到毫米级。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人 胡成威：在轨的话，专门有一段时间是进行多个点的测试，来验证机械臂从开环从a点到b点，从各个位置看最大误差是多少？（误差）指标是45毫米，现在（误差）能达到是15毫米。后面实际上像我们现在设计控制模式的时候，为了使机械臂的工作更加可靠，实际上它的误差已经控制在几毫米以内，相当于机械臂内部的受力会小得多。

2）机械臂有多重？力气有多大？

除了协助航天员出舱作业外，机械臂还要承担舱段转位、舱外货物搬运等很多体力活。俗话说，身大力不亏，那我们的机械臂到底有多重？力气有多大？

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人 胡成威：（机械臂重）738公斤，它这个重量应该说是集成度非常高，重量的话在国际上应该都属于比较领先的一个水平。

胡成威介绍，机械臂是一个高度集成的空间智能机械系统，包括本体系统和7个子系统，零部件数以万计，为了满足空间站产品轻量化的需求，他们费了很大的力气来给机械臂减重。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人 胡成威：咱们看到的机械臂，实际上是这个团队研制的第7条机械臂。工程样机当时是980公斤，到了738公斤，实际上已经缩减了差不多200（公斤）。绝大部分产品是铝合金的，重要的产品里头还有一些是钛合金的，像有一些负载比较大的齿轮是采用新材料不锈钢，所有的参数都是重新来进行设计的。

胡成威介绍，机械臂减重后能力并没有减少，最大的负载能力可以达到25吨，完全能够满足任务需要。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人 胡成威：机械臂对于空间站来说，相当于是一个大力士，可以满足覆盖空间站就是大中小各级载荷的相关任务要求。

4、未来机械臂将有哪些新任务？

无论重活儿还是细活儿，机械臂都不在话下。未来，随着我国空间站建设不断推进，机械臂还会有哪些新的任务？

航天科技集团五院机械臂任务规划主管设计师 辛鹏飞：后面会有很多的大型设备，通过货运飞船运送上天，机械臂需要完成把这些大型设备从货船里边抓取出来，然后再对接到一个正确的位置上这样一个安装的作业。另外机械臂还承担着巡天飞行器的捕获，也就是我们未来会有一艘太空的望远镜，伴飞在空间站的周围，机械臂具备在它需要照料的时候，把它抓取对接到核心舱上，完成对它的维修工作。

按照计划，明年我国还将发射梦天和问天两个实验舱，空间站的构型将变成T字形，随着空间站的面积增大，空间站机械臂的活动范围也将变大，它的形态也会随之改变。

航天科技集团五院空间站机械臂技术负责人 胡成威：等到明年的时候，两个实验舱发射之后，还有一个小型的5.5米长的机械臂，叫实验舱机械臂。这样两个机械臂又可以在轨组合成一个组合臂，它通过机联的方式组合成一个15米长的组合臂，那么后面的很多任务，就可以分别由大臂、小臂和组合臂的方式来进行，开展后续的工作。

来源：央视新闻，北京日报，光明科普