基本介紹
- 中文名：空間機器人
- 外文名：Space robot
- 屬於：特種機器人
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空間機器人的概念
1 機器人是有一雙精密工作手、一雙自動捕捉機構和固定手組成的多方協調工作系統。
2 機器人可以用限定性詞語的自然語言和任務標準聲音控制。
3 機器人在空間站，自由飛行器、平台等各種空間設施上代替人在飛行器外從事檢查、修理、補給等比較簡單的作業。
4 機器人可以單獨在數公里範圍內進行空間漫遊，可以低衝擊捕捉目標。在構築物的構架上移動。並且可以進行大型支架在
研究開發情況
可分為三類大類，一是套用空間探測器上，以通信控制、程式控制及局部控制反饋為主的自主機器人。如採集火星土壤的海盜號火星探測器，
另一類是用於水星載人飛船和太空梭的機器人，以及原載人活動為目的、直接有人實施控制使用。
空間機器人是在太空中執行空間站建造與運營支持、衛星組裝與服務、科學實驗、行星探索等任務的特種機器人。世界上第一個成功套用于飛行器的空間機器人系統，為加拿大MD Robotic公司於1981年研製的SRMS系統。2000年後，空間機器人呈爆發式發展，2010年後各國空間機器人規劃逐漸增加。
2015年3月份，俄羅斯《觀點報》曾報導，俄羅斯加加林太空人訓練中心負責人尤里·隆恰科夫稱，俄羅斯科學家近期將向國際空間站傳送機器人以完成更多複雜任務。
近年來、在建立載人空間站的計畫中，為提高人的活動效率和節省經費，一些國家開始加強空間自動化技術和機器人技術，用智慧型機器人代替人的工作。這類機器人的用途與以往機器人的用途有質的區別，可稱為第三類機器人、這是大規模利用空間和工業產業向空間發展過程中的必然產物。
特點
首先，空間機器人的體積比較小，重量比較輕，抗干擾能力比較強。
其次，空間機器人的智慧型程度比較高，功能比較全。空間機器人消耗的能量要儘可能小，工作壽命要儘可能長，而且由於是工作在太空這一特殊的環境之下，對它的可靠性要求也比較高。
此外，空間機器人是在一個不斷變化的三維環境中運動並自主導航。空間機器人幾乎不能夠在空間停留，所以必須能實時確定它在空間的位置及狀態;要能對它的垂直運動進行控制;要為它的星際飛行預測及規劃路徑。
用途
空間建築與裝配
一些大型的安裝部件，比如無線電天線，太陽能電池，各個艙段的組裝等艙外活動都離不開空間機器人，機器人將承擔各種搬運，各構件之間的連線緊固，有毒或危險品的處理等任務。在不久的將來，人造空間站初期建造一半以上的工作都將由機器人完成。
太空飛行器的維護與修理
隨著人類在太空活動的不斷發展，人類在太空的"財產"也越來越多，在這些財產中人造衛星占了絕大多數。如果這些衛星一旦發生故障，丟棄它們再發射新的衛星就很不經濟，必須設法修理後使它們重新發揮作用。但是如果派太空人去修理，又牽涉到艙外活動的問題，而且由於太空飛行器在太空中，是處於強烈宇宙輻射的環境之下，人根本無法執行任務，所以只能依靠機器人。空間機器人所進行的維護和修理工作有回收失靈衛星，對故障衛星進行就地修理，為空間飛行器補給物資等。
空間生產和科學實驗
宇宙空間為人類提供了地面上無法實現的微重力和高真空環境，利用這一環境可以生產出地面上無法或難以生產出的產品。在太空中還可以進行地面上不能做的科學實驗。和空間裝配，空間修理不同，空間生產和科學實驗主要在艙內環境裡進行，操作內容多半是重複性動作，在多數情況下，太空人可以直接檢查和控制。這時候的空間機器人如同工作在地面的工廠里的生產線上一樣。因此，可以採用的機器人多是通用型多功能機器人。 空間機器人在保證空間活動的安全性，提高生產效率和經濟效益，擴大空間站的作用等方面都將發揮巨大的作用。
太空里的多面手
它是一個運行在太空、擁有一定智慧型的，能夠在空間自主逼近、繞飛、交匯、捕獲合作目標和非合作目標衛星，可以對其進行修理、燃料補充、拆卸的太空機器人。除了補給燃料外，空間機器人還可以對故障衛星進行修理，這就大大減少了重複發射衛星耗費的成本。此外，擁有了自主捕獲功能的空間機器人無疑還是一種進攻型武器，對敵國衛星捕獲後使用武器或者機械臂進行破壞對毫無反抗之力的衛星來說是毀滅性的，而普通的反衛星武器雖然各國也進行過一些試驗，實際上卻只能對運行在低軌的衛星進行有限的攻擊，遠不能滿足太空戰的需求。空間機器人還可以承擔太空清潔工的工作，目前在環地軌道上，大約漂浮著很多太空垃圾碎片，移動速度達到28160千米/小時。如此高速，就算一塊小的油漆碎片都會毀壞其他衛星和太空設備及太空飛行器，甚至是國際太空站。
未來
未來方向
雖然前景喜人，但中國空間技術研究院總體部空間智慧型機器人系統技術套用重點實驗室主任王耀兵也指出，空間機器人的技術發展尚存挑戰。
比如，空間機器人對空間環境適應性要求高，如苛刻的溫度條件、微重力或弱重力環境、超真空、超輻照、原子氧、複雜光照等；多任務適應能力要求高，如捕獲、搬運、固定、更換、加注、重構、移動等不同任務要求各異，需集多功能於一體；操作工況更加複雜，發射段、在軌段、著陸段、月面工作段工況各異，系統設計約束大幅增加；地面驗證難度大，多自由度加大了空間機器人在軌環境模擬難度。
王耀兵還對空間機器人的未來發展進行了預測。
他指出，隨著在軌操作任務日益多樣化，空間機器人功能日趨複雜，機器人操作工具將逐步實現系列化、標準化，操作要求從低精度、粗放式向精細化、柔順化發展，空間機器人探測將向多機器人協同探測方向發展。
“空間機器人工程套用需求將面向在軌套用系統設計技術，面向多任務和多功能系統設計，考慮太空飛行器上有限資源的系統最佳化，提升機器人在空間特殊環境中長壽命和高可靠性能。此外，還會注重輕量化、高精度機電產品技術，機電部件的輕量化設計，對高比剛度、高比強度材料的設計及套用等。”王耀兵說。
國際
據劉宏介紹，2017年，德國將在空間機器人上繼續發力，推出軌道伺服器。美國則推出“鳳凰計畫”，預計在2016年運用空間機器人對退役衛星中可以發揮功能的部件進行回收，並以低廉的成本將它們集成到新的太空系統中，支撐美國國防部的新使命。
中國
我國空間機器人技術研究約始於上世紀90年代，多年來，中國科學院、哈爾濱工業大學、北京郵電大學、北京理工大學、北京航空航天大學、航天五院等單位針對空間機器人開展了大量研究，並取得了豐碩成果。面向我國空間站建造與運營、月球探測、活性探測等工程任務要求，我國自行研製了多套空間機器人系統，部分產品已實現了空間套用。
由於涉及國防安全，中國在空間機器人領域的研發一直由“國字號”科研單位或者國企牽頭。中國機械工業聯合會執行副會長、中國機器人產業聯盟執行理事長兼秘書長宋曉剛向《中國科學報》記者證實，在機器人領域，“自主研發”將成為關鍵字，尤其是這種“上天入地”的機器人，更加會注重自主創新。
雖然《中國製造2025》和未來將出台的機器人“十三五”規劃可能不會細分到對空間機器人進行戰略部署，但肯定的是，與空間機器人有關的部分，如零部件、新的智慧型技術等都將受到政策的積極推動。
機械臂獲進展
中科院自動化研究所複雜系統與控制國家重點實驗室主任王飛躍曾指出，20世紀80年代研究智慧型空間機器人時，最大問題是機械臂。
機械臂是空間機器人的核心構造之一，其技術進步史幾乎就是空間機器人的發展史。
據公開報導顯示，美國國防部先進研究項目局（DARPA）曾在報告中指出，“鳳凰計畫”正在研發特殊的“機械工具”，以確保可將廢棄衛星中的可用零部件取出。該機械工具一度被外界認為是機械臂，且這種機械臂將由地面指揮中心控制。
新一代的空間機器人可以配備高靈巧機械臂，注入了仿生理念。多個模組化功能單元的有機組合及模組化的多關節則使重構機械臂成為現實。
從功能角度看，機械臂經歷了從監測搬運到自主抓取，再到精細操作的發展歷程；在構型上，空間機器人也從單個機械臂走向多個機械臂、人形機械臂；從機械臂本身來說，機械臂的關節從6個關節發展到7個關節，以後會成為多關節連續體；而機械臂的末端作用器，從夾持工具變成了可更換工具，再發展到多指“靈巧手”；從操作看，以前是太空人在天上“遙操作”，演變成地面“主從遙操作”，再到地面臨場遙感操作；操作的目標則從固定物體轉變成非合作目標。
相關遊戲
遊戲簡介
這是一款畫面非常出色的冒險類的遊戲，遊戲的主角是一名名叫卡爾的年輕太空人，他在太空中失去了他的船員，現在孤獨一人無助的漂浮在浩瀚的太空中。但是顯然，這個空蕩蕩的太空中到處都充滿了危險，而且，卡爾好迫切的需要一個太空機器人來幫助他渡過難關。
空間機器人遊戲特色
- 七彩手繪高清圖形；
- 30級挑戰，自適應解析度；
- 現實物理與簡單，精確的觸摸和手勢；
