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1、第２１卷第５期载人航天Ｖｏｌ.２１Ｎｏ.５２０１５年９月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＳｅｐ.２０１５空间机械臂技术发展综述刘宏,蒋再男,刘业超(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨１５００８０)摘要:介绍了国外载人航天中的航天飞机、国际空间站上的典型空间机械臂系统，概述了用于我国空间站建造和维护任务的空间站机械臂系统，详述了其中核心舱机械臂和实验舱机械臂的任务要求和基本方案，重点阐述了实验舱机械臂的关节、末端作用器、控制器以及遥操作子系统的方案、组成和主要功能，并对我国未来空间机械臂技术的发展提出了建议。关键词:空间机械臂；在轨建造；在轨
2、维护中图分类号:ＴＰ２４２.３文献标识码:Ａ文章编号:１６７４-５８２５(２０１５)０５-０４３５-０９ＲｅｖｉｅｗｏｆＳｐａｃｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＩＵＨｏｎｇ，ＪＩＡＮＧＺａｉｎａｎ，ＬＩＵＹｅｃｈａｏ(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｔｙｐｉｃａｌｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｆｏｒｔｈｅｓｐａｃｅｓｈｕｔｔｌｅａｎｄｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔ
3、ｉｏｎｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｏｎ-ｏｒ-ｂｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｍｉｓｓｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｂａｓｉｃｓｏｌｕ-ｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｏｒｅｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｏｓａｌ，ｃｏｍｐｏ
4、ｓｉｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ，ｔｈｅｅｎｄｅｆｆｅｃｔｏｒ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄｔｈｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｏｄｕｌｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｅｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄ.Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏ-ｐｏｓａｌｆｏｒｏｕｒｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗａｓａｌｓｏｍａｄｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｐａｃｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ｏｎ-ｏｒｂｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｏｎ-ｏｒｂｉｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ加拿大、日本、欧洲、美国等较早开展了空间１引言
5、机械臂的研究工作,并基于航天飞机、国际空间空间机械臂具有一体化的空间感知、机动和站等平台开展了大量的在轨试验和工程应用,积操作能力,通过在轨操作、地面遥操作或自主操累了丰富的技术能力和应用经验。我国目前已作方式完成航天器的在轨装配、污染清理、观测完成了针对合作目标的空间机械臂在轨演示验与检查、故障模块更换、在轨加注、消耗载荷更换证,正开展针对我国空间站的机械臂研制。[１]和补充、轨道清理、轨道转移等工作,是航天器本文对载人航天中有人参与的空间机械臂在轨组装与维护的核心装备。进行了综述,分别介绍了国际空间站ＩＳＳ(Ｉｎｔｅｒ-国际空间站的搭建和维护经验告诉我们,
6、利ｎａｔｉｏｎａｌＳｐａｃｅＳｔａｔｉｏｎ)的加拿大移动服务系统用空间机械臂辅助航天员完成空间搭建和载荷ＭＳＳ(ＭｏｂｉｌｅＳｅｒｖｉｎｇＳｙｓｔｅｍ)、日本实验舱远程机维护等任务,大大减轻了航天员出舱风险,减轻械臂ＪＥＭＲＭＳ(ＪａｐａｎｅｓｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＭｏｄｕｌｅＲｅ-了航天员的工作压力,提高了空间探索活动的效ｍｏｔｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒＳｙｓｔｅｍ)、欧空局机械臂ＥＲＡ[２-５]率。(ＥｕｒｏｐｅａｎＲｏｂｏｔｉｃＡｒｍ)以及美国的机器人宇航收稿日期:２０１５-０３-１０ꎻ修回日期:２０１５-０９-０１基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１
7、９０５０９７)ꎻ国家基础研究发展规划资助项目(９７３-２０１３ＣＢ７３３１０３)作者简介:刘宏(１９６６-),男,博士,教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,研究方向为空间机器人技术。Ｅ-ｍａｉｌ:ｄｌｒｈｉｔｌａｂ＠ａｌｉｙｕｎ.ｃｏｍ４３６载人航天第２１卷员Ｒ２。针对我国空间站的建设与维护任务需ＳＳＲＭＳ)以及专用灵巧机械臂(ＳｐｅｃｉａｌＰｕｒｐｏｓｅ[１０-１２]求,介绍了空间站机械臂系统研制的基本情况,ＤｅｘｔｅｒｏｕｓＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒ,ＳＰＤＭ)组成。空间站最后对我国空间机械臂技术的发展提出了建议。远程操作臂系统ＳＳＲＭＳ是由６自由度航天
8、飞机远程机械臂ＳＲＭＳ演变而来的７自由
