清华大学深圳国际研究生院团队攻克了空间机器人总体设计等难题 深圳造机械臂在太空给卫星“加油”

位供图

近日，驭星三号06星成功在太空中通过柔性机械臂载荷开展了模拟燃料加注。央视视频截图

深圳新闻网2026年3月25日讯（深圳特区报记者 李丽 通讯员 吴鸿瑶 易天伦）北京时间2026年3月16日12时12分，快舟十一号遥七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，“一箭八星”将八颗卫星送入预定轨道。此次任务中，由清华大学深圳国际研究生院王学谦教授团队牵头研制的“空间柔性连续体机械臂”随“西垣0号”卫星（驭星三号06星）一同进入太空。近日，该卫星成功在太空中通过柔性机械臂载荷开展了模拟燃料加注、柔顺控制操作等关键技术验证，为未来空间在轨服务、燃料补给及空间碎片治理等应用提供了技术支撑。

据介绍，这一技术被称为“太空加油”，即在轨燃料加注技术，旨在延长航天器工作寿命，突破燃料携带量的限制。此次任务中，机械臂要在数十万米高度的轨道上精准对接至燃料加注口，难度堪比在太空中“穿针引线”。

人物故事

打造太空的“4S服务店”

此次搭载的柔性机械臂就像一个灵活的象鼻，由多个柔性弹簧管串联组成，采用“绳索驱动”方式，形成“电机—绳索—关节—末端”的控制链路，其动力学模型极其复杂，可卷曲、扭转、缠绕，且能适应复杂狭小空间。

王学谦的科研梦想，始于童年时期对机器人的向往。2003年，他踏入哈尔滨工业大学，相继攻读硕士、博士学位，开启空间机器人领域的科研探索之旅。2014年，博士后出站的他加入清华大学深圳研究生院（现清华大学深圳国际研究生院），与团队聚焦空间机器人在轨服务关键技术攻关。就在此次发射任务前不久，王学谦获评2025年广东省“最美科技工作者”。

“汽车坏了可以进4S店维修，但航天器在太空中‘抛锚’了怎么办？”王学谦介绍，空间机器人就好比太空中的“4S服务店”，能替人类进行科学试验、出舱操作，甚至为航天器“加油”、维修，清理空间碎片，为我国航天在轨服务提供核心支撑。

技术攻关

热真空试验中“绝处逢生”

在太空中，微小抖动都可能导致卫星姿态偏移，影响对接成功率。为解决控制难题，团队在硬件设计上纳入极端工况约束，控制算法历经多轮仿真迭代和大量地面试验。

据团队回忆，在热真空试验中，他们也曾遇到“绝处逢生”的场景。该试验主要模拟太空高低温交替环境，当机械臂被送入巨大的真空罐后，曾因温度变化引发材料微变形，导致臂体失控抖动、监控数据出现异常，带来试验中断、周期重启的风险。团队必须在有限的试验窗口期内解决问题，历经三天攻关修正算法，最终排除故障。

“我们的工作不仅仅是做科研，更是要为国家和社会创造价值。”多年来，王学谦带领团队潜心探索、反复试验，攻克了空间机器人总体设计、动力学控制、遥操作等“卡脖子”难题，研制出绳驱动空间柔性机械臂和敏捷机械臂，以及基于三维手势天地闭环遥操作系统，圆满完成了多项重要航天任务，曾获得国家科技进步奖特等奖、国家技术发明奖二等奖、150余项授权发明专利……

深圳科技

从深圳实验室到太空轨道

2025年广东省“最美科技工作者”荣誉，是对王学谦20余年科研坚守的高度肯定。但在王学谦心中，“最美”的不是领奖台上的荣光，而是航天器在轨安全运行的平稳轨迹，是实验室里师生潜心钻研的专注身影，是科技转化为现实生产力的坚实步伐，是每一次攻克难题后，为国家航天事业添砖加瓦的踏实与笃定。

“未来，我希望能在科技报国的道路上走得更稳、更远，真正发挥榜样的引领作用，带动更多人投身科研、奉献社会。”王学谦表示，科研与产业的深度融合，是驱动未来科技发展的核心动力。深圳作为我国科技创新的前沿阵地，汇聚了众多顶尖的机器人与人工智能企业，为前沿技术从实验室走向市场，提供了真实的应用场景和高效的协同链条。

据透露，目前该团队已在规划研究新一代更智能、可靠的远距离太空加油机械臂。如今，从深圳的实验室伸向宇宙的“臂膀”，握住的不仅是加快实现科技自立自强的信念，更是一份让人类航天活动走得更远、更可持续的使命。