一、中国空间机械臂

中国研发的7个自由度太空机械臂，代表的是当今世界 水平。中国的机械臂能够在舱外爬行，可以通过头尾互换，特别是科研在太空站舱外的若干节点上实现移动，具备了更大的施展空间和作用。

从年起，21所就开始为航天配套研制载人三期天和舱空间机械臂空间驱动组件、高精度位置传感器等机械臂核心部件以及空间站任务其他相关配套电机。

七个自由度意味着什么？根据21所专家说，这是对人类手臂的最真实还原。核心舱机械臂通过末端执行器与目标适配器之间的对接与分离，类似于木工常用的榫卯结构，可实现舱体爬行功能，以一种类似蠕虫的运动方式移动到空间站的许多部分，进而在更大范围触达空间站各舱体外表面。

值得一提的是，中国空间站核心舱上的空间站机械臂，是中国目前智能程度 、规模与技术难度 、系统最复杂的空间智能制造系统。根据航天科技集团五院、载人航天工程空间站系统介绍称，空间站机械臂承担着悬停飞行器捕获、辅助航天员舱外活动、舱外货物搬运、舱体状态检查等重要任务，这些都需要机械臂具备 控制和强大的自由运动能力。

因此，中国空间站机械臂拥有7处关节、2处末端执行机构，对各位置的信息交互起到连接和转发的功能，对于机械臂关节和末端的灵活性、 度起到着至关重要的作用。中国也为天宫空间站研制了高性能的机械臂，它是中国空间站系统的三大关键技术之一，也是天宫空间站建设和维护的重要装备。

中国空间站机械臂的主要性能指标和国际先进水平相当，部分指标处于国际 水平，能够满足我国建造长期有人照料空间站的发展需要。

值得一提的是，中国空间站机械臂的重量约公斤，但采用了大负载自重比设计，负重能力高达25吨，长度约10.2米，具有7个自由度和重定位能力，能头尾互换在空间站舱段上自主爬行。中国空间站除了核心舱配备的大臂外，在实验舱上还有一个小型机械臂，两个机械臂可以连接起来组合开展舱外作业，同时兼顾大范围、大负荷移动和高精度移动需求。

中国空间站机械臂虽然尺寸略小，但已经实现了加拿大臂2的大部分功能，只不过没有航天飞机需要照料，因而设计的负荷能力比加拿大臂2要小。

中国未来的货运飞船很可能使用机械臂实现捕获和转移，完成飞船和空间站的对接。中国空间站项目中还有重达十几吨的巡天光学舱，它也可能使用机械臂进行捕获、移动和对接，并对其进行在轨维护。中国空间站机械臂也将支持航天员出舱活动。在机械臂支持下进行大范围转移，这要比航天员自主爬行省时省力很多。

中国空间站机械臂还带有视觉系统，除了方便航天员进行遥控操作外，还能用于对空间站外部进行定期巡检。从中国空间站机械臂预定的空间工作任务看，中国研制的机械臂性能强、应用范围广泛。综上所述，空间站机械臂虽然体积重量不大，但却是空间站建造和应用的核心装备，在空间站建造、维护、科研以及在轨维护等领域发挥着重要作用，成为航天员进行舱外活动的力量倍增器。

中国空间机械臂突出优势及评价：一是中国科技机械臂是目前智能程度 、规模与技术难度 、系统最复杂的空间智能制造系统。二是中国机械臂号称是7自由度，并可处理25吨货物。很明显要远远超过了 代加拿大臂的技术水平。三是机械臂能够实现类似人类手臂的运动能力，工作时最长长度可达18米左右、直径 米左右，可以在太空抓取物体，方便设备的对接、安装、变轨、分离等操作。

四是中国空间机械臂可实现舱体爬行功能，以一种类似蠕虫的运动方式移动到空间站的许多部分，进而在更大范围触达空间站各舱体外表面。五是中国空间机械臂可捕获来访悬停飞行器、转移货运飞船载荷、进行空间站舱表状态检查、辅助航天员出舱活动，并可与实验舱实现机械臂级联组合。

二、加拿大空间机械臂

加拿大是享誉世界的空间机械臂重要强国。早在上世纪80年代，美国提出了自由号空间站项目，鉴于航天飞机的机械臂的大获成功，国际空间站上的机械臂也顺理成章的立项并把设计和制造交给了在这方面熟门熟路的加拿大。为适应庞大的空间站工作环境和复杂的任务，这套系统并不仅仅是一个机械臂，整套移动服务系统MSS(MobileServingSystem)用于国际空间站的搭建和维修等任务，由移动基座系统MBS，空间站遥控机械臂SSRMS和专用灵巧机械手SPDM三个部分组成。

加拿大臂的重量为.5公斤，长约15米，由6个控制关节组成。6个自由度的加拿大臂安装在航天飞机左舷的纵梁上，采用航天员舱内遥控操作方式，用于展开和回收有效载荷，以及协助航天员进行舱外活动。美国航天飞机在维修哈勃望远镜的5次任务中，加拿大臂发挥了无可替代的重要作用。另外加拿大研制的第二代机械臂就是目前国际空间站上使用的加拿大臂2。

加拿大MDA公司研制的加拿大臂2是目前世界上 的空间机械臂之一，它包括活动基座系统MBS，空间站遥控机械臂SSRMS和专用灵巧机械臂SPDM三个部分。国际空间站上 的移动维修系统也被成为"加拿大臂2"，也由加拿大宇航局设计。现任加拿大总督、前太空人朱莉·帕耶特曾参与加拿大臂的设计和安装。值得一提的是，在哥伦比亚号航天飞机灾难之后，加拿大臂与轨道器臂传感器系统（OBSS）配合使用，用来检查航天飞机隔热系统的损伤。

俗称“大臂”的SSRMS。它由航天飞机上的加拿大臂发展而来，长17.6米，直径0.35米，可在太空移动吨重的载荷，它还进一步演变成了更灵活的7自由度机械臂系统。在国际空间站上使用的机械臂中，“大臂”SSRMS最长，也 ，重量高达公斤。7自由度欧洲机械臂ERA，质量约公斤。

总的来说，相对于空间站舱段动辄十几二十吨的重量，机械臂只能算是个零头，但它却在载人航天活动中发挥着重要作用，成为空间站建设的关键技术之一。美国在自由号空间站项目中，加拿大臂2是空间站建设的核心装备，在国际空间站的组装建造中，它发挥着重要作用。

所谓“大臂”SSRMS和人的手臂一样都有7个自由度，是世界上 种7自由度空间机械臂。它的本体由7个关节组成，包括肩部3个关节、肘部1个关节和腕部3个关节，使用起来十分灵活。

国际空间站各个舱段上还设有电力数据抓取夹具（PDGF），“大臂”的任意一端可以和PDGF夹具连接，利用PDGF提供的电力供应和数据传输能力开展工作。同时，“大臂”还具有重定位能力，能用类似尺蠖的方式通过PDGF头尾互换移动爬行。

值得一提的是，“大臂”还能基于MBS基座在整个桁架上滑行。加拿大臂2的“大臂”不但十分灵活，而且移动能力很强，是建造维护国际空间站的得力助手。它广泛用于从空间站组装建设、空间站维护、空间站有效载荷运输和服务，以及抓取释放飞船、卫星等任务，为国际空间站的建造和运行立下了汗马功劳。

美国天鹅座货运飞船和 代载人龙飞船，以及日本HTV货运飞船在国际空间站上的每一次对接中，都是由加拿大臂2捕获抓取后拖动接驳。至于拖动航天员开展舱外活动，维护空间站和开展空间应用，更是加拿大臂2当仁不让的责任。

据美媒报道，美国正在推进的月球门户站项目，加拿大将为它研制第三代机械臂——加拿大臂3。这种机械臂仍然包括大臂和机器手两个部分，但应用了更先进的机器视觉、简短的软件和人工智能系统，可以在无需航天员遥控干预的情况下执行任务。

加拿大科技机械臂的突出优点：加拿大机械臂相比中国而言，中国空间站机械臂的 的特点就是可以在舱外进行爬行，以达到覆盖整个空间站的工作要求。如果说加拿大臂2更加先进，但中国机械臂更实用。加拿大臂2来说，其运行工况要复杂的多。

值得一提的是，加拿大臂2的重量非常夸张，达到了1.8吨，相应地它 可以移动吨的物体，如此巨大的重量和抓取力对于适配器的强度有着非常高的要求，因此选择固定在轨道车上了。反观中国的机械臂，只有千克，可以移动25吨的物体，综合起来对适配器强度要求要低得多，客观地说中国机械臂更加符合实际需要，没必要设计如此巨大的抓取力。加拿大臂2配备了一个仿生手，可以做到不需要适配器抓取不规则物体。

三、美国空间机械臂

全球自人类开展载人航天活动以来，美国率先提出了空间机器人概念，用于在恶劣的太空环境下，完成航天员难以完成的舱外操作。

空间机器人最主要的应用就是空间机械臂，它集机械、电子、热控、视觉、动力学等多学科于一体，是一种高端和先进的航天装备，具有强大的性能和广阔的应用前景。虽然美国最早提出创意，但先拔头筹的却是加拿大。因为人类 种空间机械臂就是由加拿大Spar公司设计制造。年，该公司和美国宇航局联合研制了4套供航天飞机使用的空间机械臂，被称为加拿大臂。

值得一提的是，全球航天强国美国的

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