1.2.2 我國空間機械臂發展概況

相比于國外空間機械臂的發展，我國在這方面的研究工作起步相對較晚，從20世紀80年代才開始逐漸開展空間機械臂的基礎研究。目前，我國航天研究領域有載人航天與探月工程國家科技重大專項，空間機械臂在其中扮演了重要的角色。

我國載人航天工程實行“三步走戰略”：第一步，發射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程并開展空間應用實驗；第二步，突破航天員出艙活動技術、空間飛行器的交會對接技術，發射空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題；第三步，建造空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。目前第一步和第二步已相繼完成，第三步正在開展中。現階段我國已成功研制了中國空間站遠程機械臂系統樣機，其由核心艙機械臂（Core Module Manipulator，CMM）和實驗艙機械臂（Experiment Module Manipulator，EMM）構成，分別如圖1-17和圖1-18所示。核心艙機械臂具有7個自由度，總長超過10 m，最大負載25000 kg，可通過末端執行器進行爬行和擴展，主要用于完成空間站艙段轉位與輔助對接、懸停飛行器捕獲等任務。實驗艙機械臂構型與核心艙機械臂一致，具有7個自由度，總長約5 m，最大負載高達3000 kg，主要用于完成實驗平臺照料、負載搬運以及輔助宇航員艙外活動等任務[15]。

圖1-17 核心艙機械臂

圖1-18 實驗艙機械臂

探月工程是我國深空探測領域的第一步重大舉措，其實行“繞、落、回”三步走戰略，目前已開始進行第三步任務。在探月工程中，空間機械臂是支撐探月工程順利實施的關鍵裝備之一。在“繞、落、回”三步走中的第二步，我國于2013年12月發射了“嫦娥三號”探測器以實現月面巡視勘察等任務，搭載在“嫦娥三號”探測器上的“玉兔號”月球車前端機械臂具有3個自由度，長約0.5 m，主要用于輔助探測分析月球表面土壤，其展開后的控制精度可達毫米級別，如圖1-19所示；在“繞、落、回”三步走中的第三步，我國還將發射“嫦娥五號”探測器以實現月表采樣返回任務，搭載在“嫦娥五號”探測器上的采樣機械臂，正是執行月面采樣返回任務的關鍵裝備，其能夠克服規劃動作多、取樣返回難度大等技術難題，如圖1-20所示。

圖1-19 “玉兔號”月球車前端機械臂

圖1-20 “嫦娥五號”探測器采樣機械臂