2021年11月8日凌晨，完成各项舱外任务后，航天员翟志刚、王亚平安全返回天和核心舱，神舟十三号航天员乘组第一次出舱活动取得圆满成功。此次出舱活动中，由中国航天科技集团五院抓总研制的空间站核心舱机械臂再次发挥重要作用。它托举航天员到达指定位置开展出舱操作，顺利完成了机械臂级联装置的安装，为后续轻巧实现“擎天巨臂”的组合打下坚实基础。
空间站机械臂是我国航天事业发展的新领域之一，融合了机、电、热、控制、光学等多项技术。五院空间站机械臂飞控负责人高升介绍，空间站机械臂由核心舱机械臂(大臂)和“问天”实验舱机械臂(小臂)组成。其中，核心舱机械臂已于今年4月底随核心舱一起在太空就位，并在神舟十二号飞行乘组航天员出舱活动中发挥了重要作用。
按照计划，实验舱机械臂将随“问天”实验舱一起发射入轨，并在太空中与核心舱机械臂完成“大小臂在轨组合”。此次出舱活动的“主角”设备——机械臂级联装置由双臂组合转接件和悬挂装置组成，正是未来空间站机械臂实现组合动作的关键装备。其中，双臂组合转接件更是被空间站研制人员形象地比喻为“宇宙级机械臂转接头”。
由于长度为10米的核心舱机械臂和长度为5米的实验舱机械臂“体型”差异较大，因此设备的端口设计也有较大差别。如何帮助两个机械臂完成对接，实现“1+1=1”的效果?五院研制团队一次次开展方案论证，一轮轮进行设计优化，将小小的“宇宙级机械臂转接头”从创意变成了“四两拨千斤”的科技神器。它不仅能完成两个机械臂的接口互连，还实现了两者间电气和信息的互通，在恶劣的太空环境中安全打通两个机械臂之间的“任督二脉”。
五院科研人员揭开了此次机械臂级联装置的安装奥秘：安装在核心舱舱壁上的悬挂装置带有巧妙的抱爪结构，用于捕获和存放双臂组合转接件，并为它提供供电保证。完成悬挂装置安装后，航天员轻推双臂组合转接件进入卡口位置，悬挂装置在指令的遥控下，通过抱爪结构准确地将转接件抓住，最终将其“拥入怀中”。
五院空间站机械臂悬挂装置主管设计师高翔宇说，双臂组合转接件好比“刀剑”，悬挂装置则好比“刀鞘”。未来，当两个空间站机械臂开展对接工作时，核心舱机械臂(大臂)将主动探向双臂组合转接件，通过末端视觉相机识别靶标，将其从悬挂装置上精准取出，进而完成与“问天”实验舱机械臂的组合，形成更长、更稳定的灵巧型空间机器人。届时，空间站机械臂可达范围直接拓展为14.5米，活动范围可直接覆盖空间站三个舱段，随时实现对空间站舱体表面的巡检。
完成在轨任务后，机械臂组合又可以重新分解为大小机械臂两个部分，由核心舱机械臂主动将双臂组合转接件重新放回悬挂装置中，完成收“刀”入“鞘”。
五院空间站机械臂双臂组合转接件主管设计师朱超自豪地说，未来空间站完成三舱组合后，航天员出舱任务大部分将由组合臂的形式完成，他们将通过双臂组合转接件实现两个机械臂的组装，进而完成高难度、更加多样化的任务。
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