天和机械臂在太空中工作的情景。（视频截图）

　　日前，中国航天员因在太空机械臂的托举下圆满完成出舱操作，而备受外界关注。而这个太空中的大力神臂——天和机械臂也进入了我们的视野。

　　天和机械臂是一款模仿人类手臂的七自由度机械臂。何谓七自由度呢？天和机械臂的设计者说，它的肩部设置了三个关节，肘部设置了一个关节，腕部设置了一个关节，一共七个关节，每一个关节对应一个自由度，就如人类的手臂一般，具有七自由度的活动能力。

　　通过各个关节的旋转，能够实现自身前、后、左、右任意角度的抓取和操作。天和机械臂由两根臂杆组成，对应着人体的大臂和小臂，两根臂杆的展开长度可达10.2米，它们可联合动作也可单根臂杆独立工作。同时天和机械臂配备了两个末端执行器，一套视觉相机系统，一套总控制器。虽然总重量不到800公斤，但其末端在轨最大承载能力却达到了惊人的25吨。如果把这个承载能力换算成成人的手臂来说，相当于一个成年人可以徒手抬起100公斤的重物，那么天和机械臂在空间站上的使命都有哪些呢？

　　使命1

　　在空间站舱体表面爬行转移

　　由于天和机械臂的肩部和腕关节的配置相同，所以机械臂两端活动功能也相同，其肩部和腕部各安装的末端执行器，可以对接舱体表面安装的目标适配器。机械臂通过末端执行器和目标适配器的对接与分离，同时配合各关节的联合运动，就能实现机械臂在舱体上的爬行转移功能。

　　那么，它爬行过程中的电是从哪里来的呢？难道机械臂上还安装了充电宝吗？

　　这就得益于我们的末端执行器了，天和机械臂的末端处除了可以提供对接与分离的机械接口外，还配有供电接口、通信接口和其他一系列功能接口。这样一来，只要末端与目标适配器固联后，就可以为整条机械臂供电了。

　　使命2

　　舱外状态监视与舱表状态检查

　　由于国际空间站常年饱受空间碎片撞击或舱内气体泄露所导致的施压问题的折磨，我国空间站外表面配置了许多暴露的实验载荷，也无时无刻不面临着空间碎片撞击的危险。这需要定期对空间站舱外与舱表状态进行检查确认，于是这项艰巨而光荣的工作就落到了机械臂的头上。为此，天和机械臂肘部、肩部、腕部各装有一台视觉相机，是舱外与舱表状态检查的主要设备。通过机械臂在舱体表面的爬行，配合视觉相机监视，就如同空间站伸出了一根大大的自拍杆，实现了360°全覆盖无死角的监视，非常巧妙地实现了对空间站舱外设备的巡检功能。

　　使命3

　　辅助航天员出舱活动

　　据了解，中国空间站目前由“天和”核心舱、两个实验航、载人飞船和货运飞船组成，相比以往，空间站组合体规模更加庞大，出舱作业量更加繁多，舱外作业难度更加艰巨。就在此时，我们变形金刚一般存在的机械臂就可再次挺身而出，在天和机械臂末端可以对接脚限位器，航天员出舱后站在脚限位器上，机械臂就可以安全平稳地把他们送到目标位置，实现航天员的大范围转移，进而辅助航天员执行出舱活动任务。

　　使命4

　　执行空间站在轨建造任务

　　明年是空间站在轨建造阶段的决胜年，届时问天与梦天两个实验舱将同核心舱组合成“T”字形组合体，完成空间站建造任务。两个实验舱受限于姿态控制的问题，无法直接与核心舱的侧向停泊口对接，而是要先与核心舱的前向对接口对接，然后再转位至侧向停泊口。为了完成这个任务，准备了两个互为备份的转位手段。首先是两个实验舱各自配置有结构简单的转位机械臂，帮助它们完成转位，这是实验舱转位对接的主要手段。其次，天和机械臂也具备承载实验舱并实施转位对接的能力和毫米级的控制精度，此为实验舱转位对接的备份手段。