2026 年 3 月 16 日，“驭星三号”卫星升空。它的主载荷是一条象鼻一样的柔性机械臂。一个月后，这条柔性臂在500 公里左右高的轨道上完成了一次“太空穿针引线”——验证了一项“在轨燃料模拟加注”的关键技术。

这是国内首颗由商业公司研制的、搭载柔性机械臂的在轨操作卫星。研制方是清华大学深圳国际研究生院团队——一支拿过国家科技进步特等奖的清华团队。

但这篇文章不只是讲一次太空任务的胜仗。它讲的是一项技术——从太空验证成功之后，正在转身瞄准地面工业最难啃的极限场景——所有“刚性机械臂去不了的地方”。

01.

先看太空：500 公里高空的“穿针引线”

“汽车坏了能进 4S 店，航天器在太空里‘抛锚’了怎么办？”

卫星上天就是一锤子买卖：燃料用完变成太空垃圾，组件坏了无法修复。在轨燃料加注技术——俗称“太空加油”——是给这个老问题的新答案。

但难度极大。两个相对运动的航天器要精准对接到燃料加注口，机械臂的微小抖动都会让卫星姿态偏移。团队成员谭俊波副研究员把它形容为“在数十万米高度的轨道上穿针引线”。

“驭星三号”做到了。CCTV-13《共同关注》专门做了报道。

02.

为什么是“绳驱柔性臂”？

“驭星三号”上这条机械臂，和工业机械臂完全不同——它没有传统的关节、电机、减速器一节一节摞起来的结构。

它更像一条象鼻：由柔性弹簧管串联，可以卷曲、扭转、缠绕。技术上采用“柔性连续体中空臂杆+ 后置驱动绳索传动”方案——臂杆是空心的、柔性的；驱动部件不在臂上，而是放在体内；靠几根绳索把驱动力从体内传到远端。

图 绳驱弹簧刻管臂运动学建模示意图
 

图 绳驱弹簧刻管臂力学分析仿真示意图
 

这种“机电分离”设计有三个直接好处：

• 末端惯量小，动态响应快；
• 电子部件避开辐射、极端温差、振动，可靠性高；
• 柔性臂能做出刚性臂做不到的S 弯、绕障、贴壁动作。

图 绳驱弹簧刻管臂工作空间分析仿真示意图
 

「它不是替代传统机械臂的更“软”版本——它是用来去刚性臂去不了的地方」

03.

能做到这件事的，是十年磨一剑

这项技术在太空成功，不是凭运气。

“驭星三号”在轨期间，柔性臂跑了4 种完全不同的操作模式——程控全自主、地面遥操作、视觉伺服、力柔顺画图。涵盖了未来在轨服务从“标准化对接”到“非合作目标抓取”再到“精密装配”的全部基础能力。500 公里地球轨道、20 分钟测控弧段、亚秒级环路延迟，全程稳定可控。

而做到这一切的过程，并不顺利。

团队最深的记忆，是热真空试验里那一次“绝处逢生”——模拟太空高低温交替环境，温度循环近百摄氏度。当柔性臂送进真空罐后，臂体突然失控抖动，监控数据异常。开罐重来意味着项目工期的延误；带“病”上天风险不言而喻。团队历经三天攻关，从异常的抖动曲线里找到症结，修正算法，故障排除。

图 绳驱弹簧刻管臂环境试验（力学振动/热真空）现场
 

「 “相信相信的力量。” —— 这是清华团队王学谦教授的座右铭。 」

王学谦教授 2023 年获评深圳市“十大杰出青年”，2025 年获评广东省“最美科技工作者”。23年坚守、3 个空间机器人航天型号、国家科技进步特等奖、国家技术发明二等奖、部委科技进步一等奖 3 项、300 余篇学术论文、170 余项授权发明专利。一项项数据的背后，凝聚着王学谦为柔性机器人技术发展所倾注的心力。

图 绳驱柔性机械臂地面构型测试现场
 

04.

地面才是主战场：柔性臂的极限工业之路

太空的“穿针引线”已经完成。

但太空验证不是终点——它是一份参考答案，证明这项技术可以在极端环境下完成毫米级精密操作。真正的产业空间，在地面。

为什么？

太空里“加油”是一年只发生几次的小众事件。但地面工业里需要“穿针引线”的极端场景，每天都在发生。

▎ 核电站

每年的换料大修季，蒸汽发生器二次侧、堆内构件支承底部、压力容器内部、热室内部精密切片取样——都需要精细排查异物、检测壁厚、修复裂纹。传统刚性臂受限于弯曲半径和自由度，根本进不去这些受限空间，只能停堆+ 人工进入。单次非计划停堆损失，数千万到数亿元；运 维人员还要面对辐射剂量风险。

▎ 航空发动机

涵道内部、燃烧室、叶片之间的间隙——是另一种“刚性臂去不了的地方”。一台发动机出现叶片微裂纹却无法精确定位，意味着整机下线返厂。这种代价更不用说。

▎ 化工与电力

长距离弯曲管路的内壁腐蚀扫描、高辐射环境下的远程样品取样、电力GIS 腔体内部局放定位——每个场景都有同样的共性：受限空间、危险环境、对人和刚性工具都不友好。

「 共同特征是：空间狭小、环境恶劣，对人不友好，刚性工具难以抵达。柔性绳驱机械臂——恰恰是为这种“非结构化狭窄空间”而生。 」

它不需要笨重的减速器和电机硬塞进末端；它的电子部件可以留在防护仓内避开高温、辐射、振动；它能像蛇一样在管板背后做出S 弯、八字结、绕障穿越——刚性臂本质都做不到的动作，对它是基操。

而它已经在 500 公里高空完成了最严苛的环境验证——近百摄氏度温差、真空、高辐射、亚秒级延迟下的精密对接。这意味着它在地面工业极限场景下的工程化挑战，已在太空完成验证。

05.

国外的答案：OC Robotics 二十年走过的路

事实上，绳驱柔性蛇形臂这条技术路径，在国外已经被探索了二十多年。

OC Robotics（英国），1997 年由 Rob Buckingham 和Andy Graham 在 Bristol 创立，是全球公认的蛇形臂先行者。他们最早在产品中确立了“后置电机 + 绳索驱动关节”这一核心架构——和清华团队、和希云今天走的，是同一条路。

图 OC Robotics 绳驱柔性机械臂产品图
 

OC Robotics 二十多年来覆盖了几乎所有“刚性臂去不了”的极限工业场景：

▎ 核能与核退役

他们的LaserSnake 系统在英国Sellafield 核退役基地完成核钢瓶的远程切割任务——一个传统机械臂根本无法贴近的高放射性场景。

▎ 核聚变

参与JET（联合欧洲环装置）与ITER 项目的远程维护工具开发——核聚变反应器内部的所有作业都必须远程完成。

▎ 航空航天

一台挂在KUKA 工业臂末端的 27 自由度蛇形臂系统进入了吉尼斯世界纪录。

▎ 石化与建筑

狭窄管路检测、危险化学品环境作业、大型结构内部巡检等多种受限空间场景。

2009 年，OC Robotics 获得英国女王企业创新奖；联合创始人Buckingham 同年获英国皇家工程院银质奖章。在国外，这条技术路径已经被反复证明走得通。

但这条路在国内长期是空白。

国内核电、航发、化工领域的工程师们看到OC Robotics 的应用案例，尝试做了一些技术突破。目前有部分高校对蛇形臂研究，主要集中在实验室阶段，我们还找不到一个能在国内采购、维护、定制的同类玩家。

「 这条已被全球验证过的技术路径，留下了一个待填的国产空缺。 」

06.

希云柔控：把这条路接到中国

这个待填的国产空缺，正是希云柔控这家公司成立的原因。

希云柔控由清华大学谭俊波博士与他的本科同学付国峪博士共同创立，依托深圳清华大学研究院孵化。

谭俊波是希云柔控的技术核心。他在王学谦教授团队做空间机器人多年，是“驭星三号”在轨任务背后核心研发成员之一。他在 2024 年的ICRA 国际机器人与自动化大会上拿到杂乱抓取赛道全球第三，同年获珠海国际灵巧操作大赛一等奖；从博士到副研究员，他亲历了这套绳驱柔性机械臂十多年的技术积累。

希云柔控定位清晰——把这项已在太空验证过的绳驱柔性机械臂技术，推向地面工业极端环境的产业化路径：瞄准核电检修、航空发动机内窥、化工管路探伤、电力受限空间检测等场景。

对希云团队而言，太空只是这项技术的第一个验证场——证明它能在最恶劣的环境下精准完成毫米级操作。但太空的“加油”任务一年只有几次，而地面工业的“穿针引线”，是每天的事。

每一个核电站的检修通道、每一台航空发动机的涵道、每一段化工反应器的弯管——都是这项技术等待被啃下的“主战场”。

图 绳驱柔性机械臂核电通道检修
 

「 柔性臂真正的星辰大海，在地面。 」

500 公里高空那次“穿针引线”，是参考答案。

几十毫米核电管板背后、几百毫米发动机涵道深处那次“穿针引线”——才是即将开始的工作。

二十多年前，一个朴素的问题被提出：能不能在太空里修一座“4S 店”？

二十多年后，柔性机械臂已经在 500 公里高的轨道上动起来了。

「 而它真正的下一站，不在天上——就在我们脚下的核电站、发动机车间、化工管路里。 」

素材来源

三垣航天官方新闻稿 · 清华大学深圳国际研究生院 · 广东科技报 · CCTV-13《共同关注》 · Industrial Robot 期刊OC Robotics 访谈（2016）