第1个回答 2022-08-17
说到太空机械臂，大家立刻就会想到咱们“天和”核心舱的“大臂”，以及国际空间站的“加拿大臂2”，还有前不久随俄罗斯“科学”号实验舱上天的欧洲机械臂ERA。明年我国“问天”号实验舱还会带上去一个“小臂”，这些都是七自由度太空机械臂，除了“加拿大臂2”是沿着桁架直线移动之外，其他的都可以爬行。
可能还有人知道国际空间站日本“希望”号实验舱外也有一个固定式机械臂，它与美国航天飞机上安装的固定式“加拿大臂”比较类似。另外，俄罗斯“黎明”号对接舱外，乃至当年的“和平”号空间站上，都装有伸缩式“太空吊车”。
可是，前面说到的这些，仅是太空机械臂中的一个分类，其实在这个庞大的家族中，还有一种小型太空机械臂，更接近于人手的灵活程度，所以叫“太空机械手”，比如日本太空初创企业Gitai刚刚在国际空间站完成功能演示的S1机械手。
与抓捕飞船进行对接、辅助宇航员进行太空行走的大型舱外机械臂不同，太空机械手主要干维修空间站的工作，比如日本Gitai S1机械手在这次演示中，测试了操作电缆和开关，组装结构和面板两项功能，都是十分精细的操作，据说它的灵活程度还只开到了7级，最高为9级。
而日本机械手目前的功能演示，只是在国际空间站的一个商业充气舱内进行的，下一步将在舱外进行测试，其目标是部分取代宇航员的工作，减少太空行走舱外作业，未来甚至准备为月球、火星基地提供服务。另外，目前测试的S1还只是一个单机械手，Gitai的最终形态是一个拥有四个手臂的太空机器人，不管是否适用，反正日本是跟人形机器人杠上了，就算点错了 科技 树也在所不惜。
值得一提的是，我国早在2016年到2019年的“天宫二号”空间实验室阶段，就在轨测试了类似的太空机械手，它与现在的“天和”核心舱外的太空机械臂完全不同，真的是模拟人的手臂，有3个关节系统，甚至还有5根手指。当然，如果需要，也可以换成其他的末端执行器。
不过，中日都并非最早搞太空机械手的，在国际空间站舱外，自2008年3月开始，就有一个专用灵巧机械手Dextre，又叫“加拿大手”，它与“加拿大臂2”配合使用，就像手指和手臂一样，能够进行毫米级的操作，比如拧螺丝，剥电线。但Dextre唯一的问题是太大了，只能在舱外使用，而且必须与“加拿大臂2”合体，才能发挥作用。
而我国正在研制的“太空蜘蛛”，可以看作是一种更为灵活的Dextre，它既可以跟机械臂合作，从货运飞船中吊取零配件，又可以单独活动，像蜘蛛一样爬到航天器上进行在轨组装，精度达到0.015毫米，据说它将应用在我国“韦伯”PLUS空间望远镜上。
前面提到的所有这一切，都只是为了一个目标，即打造无人化的空间站和外星基地。虽然现在的近地轨道空间站，一直有人长期驻守，但是未来的月球轨道空间站、月面基地、火星轨道空间站、火星基地、甚至拉格朗日点空间站，由于距离过于遥远，大部分时间都处于无人值守状态，就要求各种大小机械臂、机械手、机器人能够自行完成维护和保养工作，具备高度的自动化、智能化，所以这是人类走向星辰大海一项必不可少的技术。