天宫机械臂和加拿大臂各有什么优势？ 第1页

2021年7月1日更新苏联机械臂部分。

中国版的变形金刚臂和国际空间站的，谁更牛？

列个表格，客观对比一下

说明：以下中国的数据均为2021年6月公开脱敏资料，ISS的数据源于NASA公开资料。（以下术语缩写较多，但略过不看完全不影响阅读）

中国的机械臂系统称为CSSRMS，实际上是分两段，一段是10米长的基于核心舱研发的主臂CMM，一段是5米长的原计划基于实验舱研发的副臂EMM，就像人的两个胳膊一样可以左右开弓，也可以串在一起当一个长臂来用。

为了数据的准确，表格里是分开写的，请自行合并（加拿大2号臂即为国际空间站的机械臂系统SSRMS，再把第一代的航天飞机加拿大一号臂也加进来一起看吧）。表中未列出空间站日本段的JEM机械臂和欧洲的ERA机械臂（对，国际空间站有三个臂，但只有加拿大臂可以爬来爬去），也没有加入末端的有15个关节的多用途机械手SPDM（昵称Dextre）

有2个数据来源不详，就先空着，有人看我在来填坑。

自由度

从数据上来看，在最重要的“自由度”上，我们和国际空间站都是7个自由度（肩部3个关节，腕部3个关节，肘部1个关节）。别看和第一代加拿大臂只多一个自由度，差距大了。

理论上，三维空间的刚体需要三维坐标xyz加上三个旋转角度共6个自由度，而7个自由度相当于多了一个冗余自由度，让机械臂可以以更灵活的姿势到达某个点位。

打个比方，同样是拧钥匙，6个自由度的机械臂在空间中就无法在保持肩膀和拿钥匙的手不动（即末端机构的三维位置不变）的情况下从一个构型变换到另一个构型，而7个自由度的就可以。

我们人类的肩到手就是有7个自由度，如果造物主把我们的灵活的手臂系统当初只做成6个自由度的话，就好比拧钥匙的时候不能转手腕，你可以现在去试试，你看上去将像一个外星人。你看那些自动化工厂里的机械臂，焊不同点的时候要大动作的扭来扭去，不是为了酷，就是因为自由度不够，所以不得不为了末端位置的一个小小的改变而做全身广播体操。航天飞机能透过自身的姿态调整解决这一问题，但空间站就有点难。

爬行力

另外，考虑到主臂还能接上副臂一起动，那自由度会更高。虽然刚度会下降，操作难度会上升，但因为没有像国际空间站那样的桁架轨道（MBS系统）而不能滑动，所以只能靠加长来解决了。

这里有个误会，很多人看到中国机械臂能爬来爬去，以为是首创，实际上，这是国际空间站的创新，空间站的身体上有若干个被移为动力数据捕获装置PDGF的洞，洞里都有一个中心捕获针(抓斗销)，用一种自锁未端执行器LEE确保机械臂能与空间站本体的牢固连接和首尾翻转的行走。末端执行器上的4个小方盒是用来传送数据(方位、姿态、触觉信号等)、视频信号和电力的，中国也是几乎一模一样的设计。

这是中国版的末端执行器：

综合比较一下，客观的说，中国天宫机械臂的能力，比欧空局和战斗民族航天局（RSA）携手共建的7自由度的11米长的机械臂ERA要强得多，但比直径35厘米的加拿大2号臂差了三点：移动性、力量和末端手(加拿大二号臂可装一只手)。毕竟中国的只有738千克，而加拿大2号臂有1.8吨。

但考虑到国际空间站有足球场那么大，而中国空间站也就几辆校车那么大，所以在这两点上有差异是很正常的，没必要用造足球场的大吊车造乒乓球场，太浪费。等我们造足球场的时候再上也不迟，太空基建也是基建嘛。

彩蛋

这么枯燥的数据文章都能看完，你真是太厉害了。那我说个没那么严肃认真的事儿吧。

设计加拿大臂(一号和二号)的工程师团队，还负责设计制造了环球影城侏罗纪公园里的所有关节会动的巨型恐龙。

真是有童心的工程师们。

二更

战斗民族的机械臂

有人在评论区问，和平号有机械臂么？

答案是，当然有，就是下面这个家伙。

这是空间站机械臂的祖师爷：1986年的自动对接系统（ASPR）。它是和平号空间站的一个很重要的组成部分，负责将来访的新模块(被动对接单元)从过渡舱(对接舱)正面移动到侧面。这是因为对接一般采用轴向对接，但已经对接成功的舱室要让出轴向的口，所以需要一个短小的机械臂来完成这个任务。

一般它被简称为ляппа，英文写成lyappa(这只机械手短而有力，像西伯利亚熊的爪子，因此得名，俄国人一般不用臂рука这个词，而更喜欢用爪子лапа这个词来形容机械臂。)

啥？你觉得这短短的不像机械臂？俄国人说，再短能用就行。