加拿大机械臂比中国机械臂更强？116吨的负载量确实用力过猛了 _小知识

在科幻美剧《太空部队》第一季的最后一集，有一个特别有意思的画面，中国的空间站在飞过美国的卫星的时候，突然伸出来一条机械臂把卫星的太阳板剪掉了，这个画面很大程度上反映了美国对中国航天力量飞速发展的担忧，同时也迎合了中国观众的胃口，不少网友表示：希望早日实现“剪翅膀”的功能。

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随着中国天和号核心舱上的宇航员顺利出舱，中国机械臂的算是吸足了关注度，不仅和人类手臂一样拥有7个自由度，还可以做到在空间站上上下的爬行，刘伯明在出舱后直接搭乘机械臂到达工作地点，可见机械臂与宇航员的协同交互能力也非常的可靠。

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不过此时就会有人开始拿中国机械臂和国际空间站上的加拿大2号机械臂（后简称加拿大臂）作比较，认为早中国20年升空的加拿大臂依然是中国追赶不上的技术，至少在“剪翅膀”和负载量上，还是中国机械臂目前难以横越的难点，真的是这样吗？
先说结论：中国机械臂确实做不到加拿大臂“剪翅膀”的动作，负载量也确实有很大的差距，但是中国机械臂不比加拿大臂落后多少，相反更加的实用和灵活。
加拿大臂是加拿大对国际空间站最重要的贡献，自2001年顺利升空以来，已经帮助建造了诸如集成桁架结构、太阳能组等重要的舱外结构，而且在2009年9月至2021年2月期间，加拿大臂参与捕获、释放超过了44艘无人驾驶货船，可谓是功劳巨大。

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加拿大臂重达1.8吨，长度达到了17.6米，这种体量决定了这个“大家伙”的力量非常巨大，它可以抓取重约116吨的物体，相当于1千克的自重可以抓取64千克的物体，而与之相比的中国机械臂，自重只有738千克，可以拖拽25吨的物体，相当于1千克的自重可以拖拽34千克的物体，在力量的层面差距还是有的。
不过加拿大臂如此巨大的抓取力和自重是要付出代价的。中国机械臂在舱外进行运动的时候，是靠着末端执行器和舱体外的适配器配合来实现移动的，适配器的存在就像攀岩运动中的“抓点”一样，末端执行器在捕捉到适配器后实现固定的作用，然后首尾翻转就实现了爬行的动作，这样“脑洞大开”的设计实际上并不是中国首创，这项技术在加拿大臂上就已经应用了，但是为什么很少见加拿大臂用这个功能呢？

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【加拿大机械臂比中国机械臂更强？116吨的负载量确实用力过猛了】原因之一就是加拿大臂太重了，要抓取的物体也重，在空间上因为引力问题物体的重量虽然没有了，但它的质量是存在的，力是相互的，如果机械臂的力量不够大、固定点不够牢固，抓取物体时物体不仅不会动，自身反而先动了，所以为了满足这种要求，对固定点的要求就非常高，所以加拿大臂通常被固定在轨道车上，依靠108米的轨道进行滑行。当然第二个原因还是国际空间站建造时间跨度比较大，很多地方没有安装适配器，满足不了加拿大臂的全覆盖。所以在灵活程度上，中国机械臂是比加拿大臂更灵活的。

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不过加拿大臂设计如此巨大的抓取力到底有没有用武之地呢？我们来看看国际空间站上各个实验舱的数据就有数了。国际空间站主要由美国、俄罗斯、欧洲、日本以及加拿大共同运营，总重量达到了419吨，面积更是像两个足球场那么大，不过国际空间站上的各个舱段和模块的重量并没有这么夸张，像俄罗斯曙光号功能货舱重24吨，美国命运号实验舱重13.6吨，欧洲哥伦布实验舱重21吨，日本希望号实验舱重15吨，对于主流的舱段中国机械臂25吨的设计抓力完全够用了，至于加拿大臂16吨的抓力，确实有点用力过猛了。
再说说“剪翅膀”这个功能，目前来说，中国机械臂确实没有这个能力，中国机械臂在执行抓取任务的时候，必须先找到物体上的适配器之后才能完成拖拽功能，要想实现更多更灵活的动作，还得设计一款与加拿大臂上的“仿生机械手”才能实现。

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还是那句话，中国机械手从设计到应用所贯彻的宗旨一直都是好用够用就行，现阶段加装一个机械手并没有想象中那么有用，我们后续发射的货运补给以及后续的舱段，额外的加装一个适配器就能实现拖拽的效果，至于抓取其他的物体，甚至是太空垃圾，现阶段的中国空间站还没有这样的需求。
对于加拿大臂来说，中国机械臂的高度自动化程度和操控性能才是最重要的，加拿大臂经过多次升级，虽然实现了20年超长时间服役的目标，但是自动化始终没有实现，中国机械臂不仅在地面可以控制，在空间站可以控制，甚至可以按照既有的程序实现自动作业，这大大减少了宇航员的工作量和提升了工作质量，这不比一个“机械手”带来的优势更大？

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加拿大臂控制系统
现在再纠结加拿大臂的优势已经没什么意义了，国际空间站退役在即，舱段漏气、破损等问题层出不穷，万一哪天加拿大臂真出现问题需要维修了，这才是个大麻烦，当然加拿大臂这么多年的运作也积累下了宝贵的运行经验，要我说这才是加拿大臂真正相较于中国机械臂优势的地方，其他抛开实用的对比一点意义没有。