由中國青年報社聯合七匹狼舉(ju) 辦的“越奮鬥·越青春”活動中，航天青年梁常春講述他的航天故事和夢想。

　　對梁常春而言，與(yu) 航天結緣，源於(yu) 一場美麗(li) 的“意外”。而恰是這次“意外”，令梁常春十年磨“兩(liang) 劍”，研製出靈活而有力的“百變神臂”，在浩瀚太空中“予取予求”。

　　梁常春現任中國航天科技集團第五研究院空間站機械臂控製係統主任設計師、高級工程師。2012年，梁常春從(cong) 同濟大學機械設計製造及自動化專(zhuan) 業(ye) 碩士畢業(ye) 。畢業(ye) 前偶然參加的一場中國航天科技集團宣講會(hui) ，燃起梁常春的航天夢想。

　　48小時，嫦娥五號機械臂采回1.7千克月壤

　　入職航天五院總體(ti) 設計部不久，梁常春便被予以重任——研發嫦娥五號表取采樣機械臂。

　　嫦娥五號是中國嫦娥探月工程中首顆地月采樣往返探測器，是“繞、落、回”中的第三步，其中關(guan) 鍵任務就是實現月麵無人采樣並返回地球。

　　任務艱巨且重要，梁常春內(nei) 心又激動又忐忑。他激動於(yu) 深度參與(yu) 國家航天重大工程的分量和意義(yi) ，又忐忑於(yu) 自身經驗的遠遠不足，需要盡快轉換心態和角色，迎接挑戰和考驗。

　　梁常春告訴中青報·中青網記者，嫦娥五號機械臂的主要功能就是用來在未知的月表環境下完成自動采樣、封裝以及樣品轉移這一係列複雜動作，需要在有限的時間窗口內(nei) 采集更多的月壤樣品。

　　研製過程難以避免遭遇了諸多現實困境。“對於(yu) 我們(men) 國家而言，當時尚沒有類似一種機械臂在星表的應用經驗，從(cong) 工程角度來講確實是從(cong) 無到有的過程。”梁常春說。

　　從(cong) 中國數十年航天工程的深厚積累中，從(cong) 大量衛星、探測器等航天器的複雜機電裝置中，梁常春尋覓到可資借鑒的寶貴經驗。

　　機械臂有著近乎矛盾的兩(liang) 麵：一方麵精度要求極高，一方麵重量嚴(yan) 格受限。

　　梁常春說，在月表1/6地表重力特殊的應用環境中，采集、抓取、轉移等高精度的動作要求，都對機械臂控製係統提出高要求。

　　控製係統是以軟件算法為(wei) 核心，既然無先例可循，如何破“零”之局？

　　梁常春一步步推導、攻關(guan) ，自己編寫(xie) 幾千行MATLAB程序代碼，形成了空間機械臂控製算法的第一代SIMULINK模型庫，攻克了高精度視覺伺服容器抓取與(yu) 轉移技術，解決(jue) 了嫦娥五號的多點不確定地形采樣與(yu) 容器高精度轉移難題。

　　“從(cong) 無到有去開發、積累、調試，這的確是一個(ge) 艱辛的過程。”梁常春感慨。

　　對於(yu) 這根如釣魚竿般纖細的機械臂而言，艱辛之處還在於(yu) 如何去真實模擬月表環境進行驗證。

　　為(wei) 了確保萬(wan) 無一失，研發團隊采取懸吊法、斜麵法等多種手段反複驗證，預設各種能想到的故障並一一測試，將機械臂不斷迭代，趨於(yu) “完美”。

　　2020年11月24日，嫦娥五號成功發射，飛向月球。12月1日，嫦娥五號成功落月，並將開啟為(wei) 時48小時的月壤采集任務。

　　對於(yu) 梁常春而言，這48小時就像8年前剛接到研發機械臂任務時一樣激動而忐忑。

　　全神貫注盯著屏幕上的月麵采樣實時影像，鑽土、鏟土、挖土、夾土、放土……機械臂的每一個(ge) 動作，梁常春都既熟悉又“陌生”。熟悉的是，這些動作他曾多次操縱機械臂完成；“陌生”的是，如今這些動作是在月球上真實上演完成。

　　12月17日，約1.7千克月壤被封裝帶回地球，梁常春初戰告捷。

　　10米長、7個(ge) 關(guan) 節，空間站機械臂能搬運25噸重物體(ti)

　　中國載人空間站機械臂體(ti) 型龐大，有10米長、7個(ge) 關(guan) 節，既能搬運25噸重大艙段，又能快速抓捕殘餘(yu) 速度很大的懸停飛行器，被稱作是“靈活的大胖子”。

　　2016年，在研發嫦娥五號機械臂的同時，梁常春開始擔任中國“天宮”載人空間站大型機械臂控製係統負責人。

　　相比嫦娥五號機械臂，空間站機械臂在應用環境和執行任務方麵存在巨大差異。

　　“空間站機械臂是要在我國唯一的太空實驗室中長期在軌應用的一套重要智能機械裝備，可以完成艙外大範圍巡檢、支持航天員出艙活動、安裝艙外暴露載荷等多種重要工作，可以說是空間站表麵配置的一個(ge) 靈活的手臂。”梁常春說。

　　為(wei) 此，類似零重力環境如何模擬、怎樣讓有限的臂長覆蓋大範圍的艙段作業(ye) 區域等，都成為(wei) 研發團隊需要一一攻克的難題。

　　從(cong) 機械臂長度和移動方式等方麵著手研發，在最初設計過程中，梁常春也曾考慮過國際空間站所使用的移動導軌，但發現其並不適用中國空間站。

　　“團隊每個(ge) 成員都在琢磨，這個(ge) 機械臂到底長成什麽(me) 樣子才是合理的。”梁常春給出答案：好看的往往都是合理的。

　　從(cong) 模仿人的手臂開始，研發團隊分析關(guan) 節和臂杆布局的配置，為(wei) 了實現全空間的靈活運動，關(guan) 節的自由度必不可少。

　　為(wei) 此，空間站機械臂設計成7個(ge) 關(guan) 節，即實現7個(ge) 自由度，在每個(ge) 關(guan) 節上都設置有豐(feng) 富的傳(chuan) 感器和電路，在太空中能夠實現類似人類手臂的運動能力。

　　如何實現機械臂在艙體(ti) 上覆蓋“爬行”？無意間，團隊從(cong) 圓規中得到靈感，將機械臂創新設計成擁有兩(liang) 隻腳(手)即末端執行器、一個(ge) 大腦即中央控製器的結構。

　　“中央控製器作為(wei) 整臂的大腦，我們(men) 將它放到了離臂本體(ti) 最近的地方。”梁常春說，機械臂對稱配置，可以首尾互換，很好地解決(jue) 了功能性難題。

　　梁常春曾形容說，“兩(liang) 根臂杆展開後在艙表爬行時，仿佛就是一個(ge) 巨大的圓規在空間站表麵輾轉騰挪”。

　　在梁常春看來，空間站機械臂最主要的特色就是“爬行”功能，“團隊利用最少的資源和代價(jia) ，在有限臂長的基礎上實現了整站作業(ye) 區域的覆蓋，是一大創新”。

　　日複一日，年複一年，在無數次推倒重來的“歸零”中，梁常春帶領團隊一輪輪迭代優(you) 化，誓言做到“世界最好”。如今，空間站機械臂能夠圓滿完成艙外巡檢、輔助航天員出艙作業(ye) 任務等各項任務，在技術、功能等方麵達到世界先進水平。

　　“從(cong) 事航天工作一定要有良好的心態和如履薄冰的責任感，要善於(yu) 從(cong) 複雜的工程技術難題中尋找規律。”10年前，梁常春第一次聽到這句話時就將其深深印在心底，也踐行在行動中。

　　從(cong) “上天攬月”，到“手摘星辰”，在追逐航天夢的過程中，梁常春勇於(yu) 擔當，甘於(yu) 奉獻。如今，他在深空後續探測、小天體(ti) 采樣、載人月球探測等任務中繼續踐行航天精神，為(wei) 建設航天強國奉獻自己的青春力量。

　　中青報·中青網記者 李川 來源：中國青年報