天宫二号有啥新设备
接过天宫一号的接力棒，天宫二号目前已经完成总装，各系统正在紧张备战，今年第三季度它将择机发射。之所以说“接力”，一大原因是技术装备的提升。
别看天宫二号和天宫一号长得差不多，“里子”变化却很大。从中国航天科技集团此前发布的消息来看，天宫二号较大的改进是装备更豪华、装载量提高、内部环境更好。值得一提的是，天宫二号的系统设计是模块化的，也就是说它出现问题时可以快速更换和在轨维修，这在国内空间领域属于首创。
其中一个新安装的设备是机械臂，将测试开展舱外搬运和维修。这个机械臂由中国航天科技集团公司五院自主研发。这种设备目前在国际空间站上已经使用，但在我国航天领域仍处于试验阶段。
空间机械臂是什么？中国航天科技集团公司五院总体部空间机械臂系统研究所副所长高升说，通俗解释就是一种典型的空间机器人，同大家熟悉的工业机械臂（机器人）一样，它能用于空间站在轨组装、在轨维修、货物搬运与转移、辅助航天员出舱活动等，是空间站建设和运营的关键装备。
为了研制这条臂展超10米的“手臂”，我国科学家突破了16项关键技术，首次采用自主爬行和双臂组合操作的模式，以实现大范围大负载操作以及局部精细化操作。
所谓“自主爬行”，我们可以理解成机械臂一种有趣的“走路方式”，它可以头尾互换地爬到每一个角落。虽然太空没有重力，但要在速度快、惯性大的太空里拿起一件东西也不是那么简单的；而且万里之遥的机械臂全靠自己的判断来选择采取什么姿式、用多少劲，这个度很难拿捏。这些都需要在天宫二号上测试。
除了测试装备，天宫二号还将在明年上半年验证与天舟一号货运飞船的对接和资源补给技术，这也是世界范围内的难题。而且，因为后续要建造长期在轨飞行的永久性空间站，推进剂会不断消耗，天宫二号还必须要实验突破补加技术。
目前，国际空间站 (ISS)的组装和维护依赖于在轨的加拿大臂 (CANADARM2)、欧洲臂(ERA)和日本臂(JEMRMS)。加拿大臂，又称作空间站遥操作系统 (Space Station Remote Manipulator System, SSRMS)， 于2001年发射，至今已完成了国际空间站大部分组 装和维护任务。欧洲臂(European Robotic Arm， ERA)于2002年发射，主要完成俄罗斯舱段的组装 和维护任务。日本臂(Remote Manipulator System of Japanese Experiment Module)分为主臂(MA)和小臂 (SFA)两部分，主要完成日本舱段的维护和组装任务。
“一名航天员在舱内操作机械臂，一名航天员在舱外太空行走。无论是舱段转位、大设备的移动，还是航天员自身的移动，都可以通过机械臂完成。”这不是科幻片，而是不久将来的现实。“中国空间站有两类机械臂，长度累计１５米。人机配合，让空间站建造维修成为可能。”周建平说。
空间站大型机械臂初样阶段研制工作获新突破
近日，中国航天科技集团公司五院总体部组织完成了空间站大型机械臂初样结构臂力学环境试验。该试验是我国空间智能机器人系统进入工程研制阶段后的首次大型试验项目。
该试验过程对于总体部空间机器人领域研制团队深入了解空间机器人系统的力学性能、确定大型复杂空间机器人系统级试验条件和方法具有极其重要的意义。
该试验的圆满成功标志着我国空间站大型机械臂初样阶段研制工作取得了又一重大突破，为早日实现“中国臂”炫舞太空奠定了坚实的基础。
目前，空间智能机械系统技术已经在国际空间站和行星表面巡视器上得到广泛应用，航天型号应用前景非常广阔。随着我国空间站、月球探测、在轨服务等工程任务的逐步实施，总体部空间智能机器人系统技术不断提升，无论从技术实力还是工程应用经验等方面都为实现技术应用转化创造了积极条件。
机械臂所相继完成了大型一体化关节、末端执行器等核心部件研制，空间机械臂项目核心舱机械臂、实验舱机械臂双臂组合试验取得圆满成功，攻克16项关键技术，空间智能机械技术实力实现跨越式提升。总体部将目光瞄准未来10~15年空间智能机械系统相关型号任务的产品研制和技术开发。
经过十余年的学科建设与技术培育，中国航天科技集团公司五院总体部已初步在空间机器人领域开花结果：空间站机械臂、行星表面取样机械臂、机器人航天员等重大工程项目及研发项目立项先后完成。
发展历程
2015年，中国航天科技集团公司五院总体部组织完成了空间站大型机械臂初样结构臂力学环境试验。该试验是我国空间智能机器人系统进入工程研制阶段后的首次大型试验项目。
该试验过程对于总体部空间机器人领域研制团队深入了解空间机器人系统的力学性能、确定大型复杂空间机器人系统级试验条件和方法具有极其重要的意义。
试验的圆满成功标志着我国空间站大型机械臂初样阶段研制工作取得了又一重大突破，为早日“中国臂”炫舞太空奠定了坚实的基础。
2014年，空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室在总体部成立，成为集团公司在空间机器人领域首个省部级科研与创新平台。
2012年，总体部大胆创新研制体系，在部内成立了独立建制的空间机械臂系统研究所。
研究所下设系统总体与研发室、系统核心部件研究室、系统集成测试与在轨应用研究室，新型组织机构覆盖空间和地面机器人研制领域技术研发、制造、试验的全过程。以此为平台，牵引了国内23家单位、260余名核心人员组成的产品队伍，构成了完整的智能机器人总体设计、技术研发、生产制造、试验测试的产业链条。
全国单位大协作，顺利实现空间仿人机器人、移动机器人的技术突破，为深空探测、空间攻防、载人航天等领域的应用提供了解决方案。同时，致力于以外骨骼机器人及特殊环境操作机器人等为代表的智能机器人系统高新技术产业群建设。
2011年，总体部与香港理工大学联合成立“空间精密机械系统联合实验室”。陆港机器人领域专家密切合作，实现了把香港大学丰富的精密仪器专业知识与该部丰富的航天工程经验的有机结合，开创了空间领域陆港合作的先河，把理论成果转化为工程成果的典范。
联合研制的嫦娥三号巡视器转移机构与相机指向机械臂为我国嫦娥三号系统“玉兔落月、两器互拍”做出重要贡献，获得国防科学技术三等奖。
此外，总体部还与清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、北京邮电大学成立了智能机器人领域不同学科的联合实验室，并与北京航空航天大学、北京理工大学、中南大学联合开展了相关系统的研究，实现产学研用的有机结合，为推动我国智能机器人技术和产品具备国家级、世界级的水平提供了平台。
2010年后，在航天科技集团公司的支持下，先后引进了两名具有丰富的设计及工程研制经验的智能机器人领域国家“千人计划”专家，提升了团队核心竞争力。
目前，该部已构建了一支由国家“千人计划”专家领衔、50多名囊括机器人领域各学科的专业研究人员、涵盖国内各相关单位200多制造生产测试人员组成的空间智能机器人产业团队。十年，团队促进了智能机构、机器人视觉、智能控制、动力学建模与仿真等新学科的发展，为建设国内一流的空间机器人研发基地提供了优质的人才队伍和技术储备。
2005年，总体部抽调和吸纳了机械、电子、热控、力学、自动控制、计算机、模式识别等专业人才30余人，联合中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院各专业厂所及国内相关高校、院所，致力于我国空间站大型机械臂技术攻关与研发，开启了空间机器人领域的破冰之旅。
