1.2.2 我国空间机械臂发展概况

相比于国外空间机械臂的发展，我国在这方面的研究工作起步相对较晚，从20世纪80年代才开始逐渐开展空间机械臂的基础研究。目前，我国航天研究领域有载人航天与探月工程国家科技重大专项，空间机械臂在其中扮演了重要的角色。

我国载人航天工程实行“三步走战略”：第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程并开展空间应用实验；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。目前第一步和第二步已相继完成，第三步正在开展中。现阶段我国已成功研制了中国空间站远程机械臂系统样机，其由核心舱机械臂（Core Module Manipulator，CMM）和实验舱机械臂（Experiment Module Manipulator，EMM）构成，分别如图1-17和图1-18所示。核心舱机械臂具有7个自由度，总长超过10 m，最大负载25000 kg，可通过末端执行器进行爬行和扩展，主要用于完成空间站舱段转位与辅助对接、悬停飞行器捕获等任务。实验舱机械臂构型与核心舱机械臂一致，具有7个自由度，总长约5 m，最大负载高达3000 kg，主要用于完成实验平台照料、负载搬运以及辅助宇航员舱外活动等任务[15]。

图1-17 核心舱机械臂

图1-18 实验舱机械臂

探月工程是我国深空探测领域的第一步重大举措，其实行“绕、落、回”三步走战略，目前已开始进行第三步任务。在探月工程中，空间机械臂是支撑探月工程顺利实施的关键装备之一。在“绕、落、回”三步走中的第二步，我国于2013年12月发射了“嫦娥三号”探测器以实现月面巡视勘察等任务，搭载在“嫦娥三号”探测器上的“玉兔号”月球车前端机械臂具有3个自由度，长约0.5 m，主要用于辅助探测分析月球表面土壤，其展开后的控制精度可达毫米级别，如图1-19所示；在“绕、落、回”三步走中的第三步，我国还将发射“嫦娥五号”探测器以实现月表采样返回任务，搭载在“嫦娥五号”探测器上的采样机械臂，正是执行月面采样返回任务的关键装备，其能够克服规划动作多、取样返回难度大等技术难题，如图1-20所示。

图1-19 “玉兔号”月球车前端机械臂

图1-20 “嫦娥五号”探测器采样机械臂