空间机器人大战序幕开启
时间：2020-12-08 16:09:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
太空机器人应运而生
英国科幻小说作家亚瑟·克拉克有句名言：“在宇宙中，人类并不孤独。”虽然人类探索地球以外宇宙空间的旅程充满危险和挑战，但同时也为机器人发挥作用提供了最佳场所。
太空机器人在保证空间活动的安全性、提高生产效率和经济效益、扩大空间站的作用等方面都将发挥巨大的作用。
当今世界，国家之间展开了激烈的航天竞争，发展空间机器人在一定程度上也是一个国家科技实力的体现。美国率先于2010年11月3日将首个太空机器人送入太空。
太空机器人按用途主要分为星球(月球、火星等)探测机器人和空间站应用机器人。而国际空间站应用机器人又可细分为空间舱外(作业)服务机器人和空间舱内(作业)服务机器人。
太空机器人可以在太空恶劣的环境下代替人类完成危险和难以完成的任务，如探索火星和水星等，搭建空间站，进行太空实验和空间飞行器、卫星、太空望远镜等的维修和维护任务，甚至保卫太空安全等。
目前，虽然太空机器人开发和利用太空的前景无限美好，但是恶劣的空间环境给人类在太空的生存活动带来了巨大的威胁。为了使宇航员在太空停留，需要有庞大而复杂的环境控制系统、生命保障系统、物质补给系统、救生系统等，这些系统的耗资十分巨大。
空间环境和地面环境差别很大，空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明差的环境中，因此，对空间机器人与地面机器人的要求也必然各不相同，它们都有各自的特点。
首先，空间机器人的体积比较小，重量比较轻，抗干扰能力比较强。其次，空间机器人的智能程度比较高，功能比较全。空间机器人消耗的能量要尽可能少，工作寿命要尽可能长，而且由于工作在太空这一特殊的环境之下，对它的可靠性要求也比较高。
太空机器人肩负重任
在未来的空间活动中，将有大量的空间加工、空间生产、空间装配、空间科学实验和空间维修等工作要做，这样的工作不可能仅仅只靠宇航员完成，还必须充分利用太空机器人代替宇航员完成以下任务：
机器人可以承担各种搬运、构件之间的连接紧固、有毒或危险品的处理等任务；
可以代替宇航员完成卫星和其他航天器的维护与修理任务，对故障卫星进行就地修理，为空间飞行器补给物资：
可以代替宇航员完成空间生产和
科学实验。
和空间装配、空间修理不同，空间生产和科学实验主要在舱内环境里进行，操作内容多半是重复性动作，在多数情况下，宇航员可以直接检查和控制。这时候的空间机器人如同工作在地面的工厂里的生产线上一样。因此，可以采用的机器人多是通用型多功能机器人。
2010年11月3日，美国“发现”号航天飞机前往国际空间站，将在国际空间站完成一系列测试工作，以后太空机器人可能承担太空行走、外星探险等更加复杂、危险的任务。
这次进入太空的机器人是用铝和镀镍碳纤维制成的，身高约1米，体重约150千克，每个手臂约0.8米长。其手臂和带有手掌的双手被精心喷上一层涂料，还有那宽阔的肩膀和“肌肉”发达的腹部，它整个就是一件机器人珍品。
为了保护自己和宇航员，它的躯干和手臂都装有护垫，一直护到每只手的5根手指上，手指看上去并不是那种金属骨骼结构。眼睛安在金色的头部，机器人面罩后面安装了4台可见光摄像机。此外，为了获得深度知觉，它的嘴部也安装了一台红外线摄像机。
我国太空机器人发展新目标
中国“神七”载人航天任务圆满完成后，我国科学家们又开始了新的目标：将“空间机器人”送上太空。我国在空间机器人的研制方面还处于起步阶段，但起点较高。神舟系列飞船试验和月球探测一期的成功，表明我国的航天器推进技术水平和遥感、遥测等通信技术水平有较大的提高。
我国对太空机器人的研究和探索始于上世纪90年代。国家科技计划中有专门的经费投入进行空间机器人预先研究。随着我国探月工程计划和未来空间站计划的实施，相关的预研工作也于2000年后陆续展开，现在有一些(月球车、空间站应用机器人等)初始样机问世，许多关键技术已获突破，逐渐进入工程样机研制阶段。
我国将于2011年左右发射一个卫星，卫星上有“太空机器人”的机械臂进行操作。大卫星上的机械臂抓着小卫星，将小卫星释放出去，然后追踪小卫星，到—定时候再把小卫星“抓”回来。如果此次“太空机器人”机械臂实验成功，将成为我国首个送入太空的机器人。
中国航天科技集团公司的相关负责人透露，2013年，我国探月二期工程将向月球发射软着陆器和月球车，而月球车的学名就是“月球探测远程控制机器人”。目前，我国太空机器人前期研制工作已经告一段落，初步具备了利用空间机器人在外太空开展科学研究的能力。
各国太空机器人各显神通
就世界范围而言，美国在太空机器人研制方面处于领先地位，如美国的勇气号和机遇号火星探测车。美国卡耐基·梅隆大学是太空人航空航天科研任务的主要承制单位之一。
该校的机器人研究所从事过自动驶车、月球探测步行机器人，单轮陀螺式滚动探测机器人。该大学对空问机器人的研究有很长的历史。目前，美国卡耐基·梅隆大学提出了用吊丝配重来克服重力模拟太空微重力环境的方法。
卡耐基·梅隆大学针对空间站所需要的既能行走又具操作功能的机器人的特点，研制出了具有2个用爪的五自由度空间机器人。该机器人是一个以第三关节为对称点，总长为2，8m的对称结构空间机器人。由于在微重力环境下，5个亿体化关节的功率、结构、尺寸都完全一样。这样，机器人在行走时，两端的手爪交替抓住一个接点时，另一个手爪可作为操作手爪实现五自由度机器人操作作业。
俄罗斯在这方面也实力非凡，其研制的登月机器人于1970年成功登陆了月球。加拿大在空间机械臂的研究上具有世界领先的水平，如加拿大为国际空间站研制的大型机械臂。
加拿大空间局是加拿大的国家空间技术的管理、组织和总体研究机构。它不但制订国家空间技术的发展计划，而且也从事总体方案可行性的研究。该空间局对其研究任务，除该局的研究所承担外，其余的任务用合同的形式分包给斯帕公司、大学的研究中心和一些小公司来研制。
这种管理责任明确、任务清楚，其中美国航天飞机上用的空间机器人就是加拿大空间局和斯帕公司研制完成的。
加拿大斯帕公司承担了该项目的研制，该机械臂称为加拿大臂。加拿大臂长15.2m,重410kg,已制造并交付使用了5套完整机械臂系统。每套臂系统中有2套手动控制器分别控制3个移动和3个转动等6个自由度。
该臂手尖端速度为600mm/s(空载)，有载荷的情况下的速度为60mm/s，已飞向太空执行任务34次。该臂是用气浮方式模拟太空微重力环境，在地面上作二维水平运动来试验、维护的。
欧洲航空局在空间站应用机器人和星球探测机器人的研究上也具有很高的技术水平。
太空机器人未来的发展主要有3大方向，即机器人对空间环境的适应性和智能性的提高、多机器人发展以及机器人能源研究等三个方面。其中，尤以多机器人的发展为着重点。
如果把多个小机器人放到地球以外的星球表面去，那么它们之间可以互相配合、互相通信，提高探测和作业效率。而且，如果其中一个机器人出现了问题，也不会影响整体计划的执行。此外，机器人相互之间还可以作些维修。
