航天用卡纳达姆式空间机械臂结构

该机械臂结构参考国际空间站舱外作业机械臂的构型逻辑设计，核心适配航天器舱外载荷转运、辅助对接、舱外巡检作业场景，可在微重力、高低温交变的空间环境下完成多自由度位姿调整，替代航天员出舱完成高风险、高精度的重复性操作。从结构布局来看，臂体采用多段串联关节构型，关节处设置蓝色标识的铰接锁紧结构，每段臂杆采用轻量化中空杆件设计，在保证轴向抗弯刚度的前提下尽可能降低整体自重，适配航天器发射阶段的载荷重量限制。末端执行端集成标准化接口，可适配不同类型的末端作业工具，完成载荷抓取、设备拆装、观测镜头擦拭等不同类型的作业任务。基座端采用大直径轮式安装法兰结构，法兰盘面设置多组辐射状加强筋结构，既可以分散臂体作业时的载荷应力，也预留了多组标准化安装孔位，可直接固定在航天器舱壁的预设安装基座上，安装边界适配现有航天器舱外通用安装接口尺寸，无需额外设计转接结构。设计过程中优先考虑了空间环境下的结构可靠性，关节铰接处预留了润滑介质存储腔的结构空间，可适配空间用固体润滑组件的安装，避免真空环境下润滑介质挥发失效；臂杆表面预留了温控层粘贴的基准面，可直接粘贴多层隔热组件，抵御空间环境下的极端温度变化对结构尺寸精度的影响。整体结构的运动包络经过反复校核，多关节联动时可覆盖基座周边半球形作业范围，作业半径可根据实际需求调整臂段长度进行拓展，关节转动角度设置了机械硬限位结构，避免运动过程中臂体与航天器舱体其他附件发生干涉。基座端的轮式结构同时集成了走线通道，臂体内部的动力线缆、信号线缆可通过中空臂杆内部从基座端引出，直接接入航天器舱内的控制单元，避免线缆外露在空间环境下受到空间辐射、微流星撞击的损伤。该结构可作为航天领域舱外作业设备的构型参考，也可经过简化改造后用于地面模拟微重力作业的试验平台搭建，为空间机械臂的原理验证、关节性能测试提供基础结构载体。