略析歐洲航天局ERA機(jī)械臂

準(zhǔn)備與科學(xué)號實(shí)驗(yàn)艙整合的ERA機(jī)械臂

新機(jī)械臂(ERA)僅重 630kg，由于其輕質(zhì)的鋁和碳纖維結(jié)構(gòu)，機(jī)械臂將能夠移動和安裝 約8000 kg重量的組件。同時(shí)能夠以 5mm的末端定位精度到達(dá)遇到目標(biāo)。新的機(jī)械臂將為國際空間站俄羅斯部分提供服務(wù)，機(jī)械臂加裝腳限位器后將擴(kuò)展航天員出艙活動范圍，輔助加成的提高EVA工作效率。航天員能夠從科學(xué)號實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)部實(shí)時(shí)控制手臂，或者對其進(jìn)行預(yù)編程以自主執(zhí)行任務(wù)。手臂中間還有一個(gè)內(nèi)置中控的計(jì)算機(jī)，太空行走過程中的航天員可以通過設(shè)備操控其在EVA期間輸入指令。

歐洲機(jī)械臂（ERA）性能指標(biāo)

(航天愛好者網(wǎng)制表)

運(yùn)行控制單元

ERA主要用于在軌裝配和其他艙外服務(wù)，在運(yùn)行控制方面主要有3個(gè)單元組成：

1、攝像照明單元（CLU）；
2、中控設(shè)備單元；
3、避撞系統(tǒng)單元；

攝像照明單元

機(jī)械臂4部配備了紅外攝像機(jī)，每個(gè)攝相機(jī)配備一個(gè)照明裝置。可以監(jiān)控空間站設(shè)備與機(jī)械臂自身狀況，并將其視圖傳輸給科學(xué)號實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行機(jī)械臂操作的航天員與地面控制指揮中心。

中控設(shè)備單元

機(jī)械臂中控系統(tǒng)主要用于航天員艙外活動時(shí)對機(jī)械臂進(jìn)行有效控制。該設(shè)備是隨著ERA項(xiàng)目一同開發(fā)的（經(jīng)過十多年的等待，該套控制設(shè)備實(shí)際上已經(jīng)老舊，不過還是能滿足航天員在軌的控制使用）。其終端的主要部件包括航天員使用機(jī)械式電腦與筆記本電腦操控的機(jī)械臂艙內(nèi)操控設(shè)備與艙外航天員控制設(shè)備等。

避撞系統(tǒng)單元

機(jī)械臂避撞系統(tǒng)通過中控系統(tǒng)的三維幾何模型實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)械臂操作過程的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，確保機(jī)械臂自身與國際空間站的安全運(yùn)行，避免出現(xiàn)誤操作機(jī)械臂損傷出艙任務(wù)的空間站艙段。

國際空間站已經(jīng)使用過三種四臺太空機(jī)械臂：【1】美國航天飛機(jī)上攜帶，配合加拿大機(jī)械臂2號進(jìn)行艙段組裝的15.3米長的加拿大1號機(jī)械臂（已退役）、【2】國際空間站桁架上現(xiàn)有17.6米長的加拿大機(jī)械2號臂、【3】希望號實(shí)驗(yàn)艙處9.9米長的日本希望號實(shí)驗(yàn)艙統(tǒng)機(jī)械臂、【4】桁架處加拿大靈巧號（Dextre）專用靈巧操作機(jī)械臂（與加拿大機(jī)械配合使用）。

但是，這些機(jī)械臂實(shí)際上都在歐美艙段的大型桁架附近， 雖然2011年航天飛機(jī)STS-134任務(wù)中航天員通過第三次EVA在美國出資的俄羅斯曙光號功能艙額外加裝了一個(gè)加拿大機(jī)械臂2號的適配器PDGF，且俄羅斯黎明號小型試驗(yàn)/氣閘艙艙在地面階段就安裝有加拿大機(jī)械臂臂2號的適配器，能到達(dá)俄艙段，但是俄羅斯現(xiàn)役的聯(lián)盟/進(jìn)步飛船都能自主交會對接，不需要加拿大機(jī)械臂輔助對接，且因?yàn)閲H空間站基本完成組裝階段，加上俄方缺少實(shí)驗(yàn)艙等因素，也沒有大型貨物要用借助加拿大機(jī)械臂2號機(jī)械臂搬運(yùn)。因此，這些年俄方?jīng)]有使用加拿大機(jī)械臂2 號。

而俄羅斯艙段目前只有一根輔助桿，功能也只是單純的輔助航天員執(zhí)行EVA任務(wù)，擴(kuò)展航天員活動范圍。

此外中國天和核心艙也使用了全長10米的機(jī)械臂，未來可擴(kuò)展至15米，實(shí)驗(yàn)艙建設(shè)階段還將試驗(yàn)一根小型機(jī)械臂執(zhí)行實(shí)驗(yàn)艙“搬家”任務(wù)，核心艙機(jī)械臂目前由7個(gè)關(guān)節(jié)、2根臂桿、2套延長件、2套末端執(zhí)行器及相機(jī)、1套中央控制器及肘部相機(jī)組成，負(fù)載能力為25噸，末端定位精度為45毫米。