精度0.1毫米內 這個靈巧機械手是航天員的維修利器

10月31日，神舟十六號航天員安全返回地球家園，而神舟十七號乘組三名航天員湯洪波、唐勝杰、江新林則開啟了在中國空間站為期六個月的在軌駐留，今天，已經是他們在軌的第十天了。這次神舟十七號飛行任務中，有一項特殊的任務，航天員將通過出艙活動，首次進行空間站艙外試驗性維修作業。

空間站長期在軌運行，航天員的安全如何保障、航天器的設備怎樣維修維護？一起來了解。

在線維修裝調操作柜 空間站里的維修利器

在中國空間站的艙內艙外有大量的設備，這些設備一旦出現故障該怎么處理呢？我國科研人員創新性地研發了一套“在線維修裝調操作柜”，有了它，空間站的實驗設備和載荷一旦出現故障，就可以在軌進行維修。

總臺央視記者 褚爾嘉：這里是中國科學院空間應用工程與技術中心的鏡像大廳，在這里一共有十四臺實驗柜。這些實驗柜實際上跟在中國空間站中的實驗柜是一模一樣的。在我身后這里有一個叫在線維修裝調操作柜，在中國空間站的夢天實驗艙里就有一個完全一樣的操作柜，它可以實現在軌對出現故障的一些設備進行維修。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員 張璐：其他的實驗柜都屬于科學實驗柜，它都會有一個或者是多個比較固定的研究主題。我們這個實驗柜，它實際上更多的是一個支撐類的實驗柜，它并沒有很獨立的研究方向。像以前，有些（設備）比如說壞了，咱們航天員不是很方便地去進行在軌的維修和更換。那我們這個在線實際上就是指的是在軌的狀態下，航天員可以對其他的科學實驗柜，包括其他的空間應用系統的一些載荷裝置，更換、維修，或者操作需求的時候，這個實驗柜提供了一系列的包括結構安裝、潔凈空間的處理，包括還有機械臂手的輔助操作，還有相應的一些真空、排廢氣，還有很多工具類的一些支撐，來保障我們這些維修操作能夠在軌順利展開。

移動維修平臺 可維修艙外大型載荷

自身體積并不大的在線維修裝調操作柜是如何實現維修中國空間站中的大型設備呢？張璐告訴記者，設計之初，他們就已經考慮到了這個問題，為此設計了一些拓展空間功能。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員 張璐：這里面我們主要是進行一些小載荷、標準載荷的維修操作，包括一些有密閉要求的載荷，我們可以通過更換手套進行操作。艙外的大型載荷，它有一些安裝、升級，甚至拆裝的操作，可以通過把這個平臺拉開，展開成一個大概900毫米乘以700毫米的大平板。我的艙外的這些大載荷，可以在這個大平板上安裝固定，然后航天員在這個平板上結合我內部豐富的各種載荷的接口，來進行相應的維修操作。

靈巧機械手協助操作 精度可達0.1毫米內

大家之前可能已經了解到，中國空間站的艙外有大小兩個機械臂，大機械臂展開后長約10米，最大負載能力25噸，可以在艙外爬行，也可以抓取像問天實驗艙和夢天實驗艙這樣的大型艙段。空間站外的小機械臂，臂長約5米，最大負載3噸，小機械臂操作精度更高，可以單獨使用，也可以和大機械臂連接、形成約15米長的組合臂，從而擴大航天員在艙外搭乘機械臂可以到達的范圍。

不過你知道嗎，咱們的空間站內，還有一個靈巧機械手，就在剛才說到的夢天實驗艙在線維修裝調操作柜里，它展開后大約七八十厘米長，操作精度可達0.1毫米以內，可以幫助航天員進行維修裝調操作。

張璐介紹，在這臺在線維修裝調操作柜里，擁有一個功能非常強大的靈巧機械手，它擁有十分靈活的7自由度關節，可以輕松地旋轉到各種姿態，實現在狹小的空間內做復雜的軌跡規劃，操作精度可以達到0.1毫米以內，且響應速度快，能夠幫助航天員在軌完成大量復雜維修工作。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員 張璐：像我們有些艙外的載荷進艙之后，包括還有我們一些生物學的載荷，做完實驗之后，有一些殺毒、消菌的需求，我們可以通過更換機械臂（手）的末端工具。未來我們可以有不同的末端工具，更換之后可以執行不同的操作任務。有一些很煩瑣地擰螺釘或者是做一些簡單的采樣，我們可以換上一個小型的末端，一個夾爪，或者是一個電動的剪刀，就可以去把這個操作完成。

智能誘導維修系統 在軌維修更便利

除了有靈巧機械手幫忙，科研人員還設計了搭載增強現實技術的在線維修系統，只要戴上一副眼鏡，航天員不用翻看任何操作手冊，就可以實時接收操作指令，實現便捷在軌設備維修工作。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員 張璐：大家知道我們空間站實驗柜就有14個，這14個實驗柜都是由各種各樣的不同的部組件、科學診斷手段，科學探測的一些設備組成的。那么這些設備就像我們家里用的電器一樣，它一定會有一個壽命時間，或者說有一些故障了，那我們航天員必須要在在軌的狀態下對這些故障進行診斷，去進行一些維修，包括還有一些組裝的操作。

運用增強現實技術 實時接收操作指令

為了更快、更便捷地進行在軌維修操作，科研人員開發了一套智能誘導維修系統。航天員會戴一副眼鏡，通過增強現實技術，實時接收語音、文字、視頻等操作指令，使維修操作變得不再復雜煩瑣。

中國科學院空間應用工程與技術中心研究員 張璐：一步一步地引導航天員進行相應的操作。有的時候你可以想象，如果航天員一邊看我們的平板電腦，一邊去操作，他其實會非常影響我的這個操作的流暢性。那么當我戴著一個眼鏡之后，那么我就不用頻繁地去一會兒看我的手冊，一會兒去做一個操作，他整個過程可以非常流暢地進行下去。

據介紹，這套基于增強現實技術的智能誘導維修系統真正實現了實時準確地將所需要的數字化維修誘導信息疊加到實物對象上，使得航天員能夠獲取視覺、聽覺等方式的維修提示，提高了航天員在軌維修作業效率，為空間站在軌維修維護、裝調、實驗操作等任務提供了可靠的技術支撐。

來源： 央視新聞