安装在国际空间站上的加拿大臂2
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。
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。
即将发射的欧洲机械臂ERA
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。
国际空间站上的机械臂抓取龙货运飞船
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。
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。
虽然中国空间站机械臂的重量约740公斤，但采用了大负载自重比设计，负重能力高达25吨，长度约10.2米，具有7个自由度和重定位能力，能头尾互换在空间站舱段上自主爬行。
中国天宫空间站上的机械臂转移货运飞船载荷
中国空间站除了核心舱配备的大臂外，在实验舱上还有一个小型机械臂，两个机械臂可以连接起来组合开展舱外作业，兼顾大范围、大负荷移动和高精度移动需求。
毫不夸张地说，中国空间站机械臂虽然尺寸略小，但已经实现了加拿大臂2的大部分功能，只不过没有航天飞机需要照料，因而设计的负荷能力比加拿大臂2要小。
众所周知，中国空间站采用的三舱基本构型中，两个实验舱都是与核心舱、节点舱轴向对接后，再转位到侧面停泊口，机械臂25吨的负载能力就考虑了实验舱进行转移的需求，足以拖动实验舱实现分离、转位和再对接操作。
我国未来的货运飞船很可能使用机械臂实现捕获和转移，完成飞船和空间站的对接。中国空间站项目中还有重达十几吨的巡天光学舱，它也可能使用机械臂进行捕获、移动和对接，并对其进行在轨维护。
中国空间站机械臂也将支持航天员出舱活动。在此次出舱活动中，刘伯明就是用脚限位器将自己固定在机械臂末段，然后在机械臂支持下进行大范围转移，这要比航天员自主爬行省时省力很多。
中国空间站机械臂还带有视觉系统，除了方便航天员进行遥控操作外，还能用于对空间站外部进行定期巡检。从中国空间站机械臂预定的空间工作任务看，我国研制的机械臂性能强、应用范围广泛。
总之，空间站机械臂虽然体积重量不大，但却是空间站建造和应用的核心装备，在空间站建造、维护、科研以及在轨维护等领域发挥着重要作用，成为航天员进行舱外活动的力量倍增器。
文/张雪松
编辑/唐明军
审核/杨建 杨蕾
监制/索阿娣返回搜狐，查看更多