空間機器人大戰序幕開啟

太空機器人應運而生

英國科幻小說作家亞瑟·克拉克有句名言：“在宇宙中，人類并不孤獨。”雖然人類探索地球以外宇宙空間的旅程充滿危險和挑戰，但同時也為機器人發揮作用提供了最佳場所。

太空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。

當今世界，國家之間展開了激烈的航天競爭，發展空間機器人在一定程度上也是一個國家科技實力的體現。美國率先于2010年11月3日將首個太空機器人送入太空。

太空機器人按用途主要分為星球(月球、火星等)探測機器人和空間站應用機器人。而國際空間站應用機器人又可細分為空間艙外(作業)服務機器人和空間艙內(作業)服務機器人。

太空機器人可以在太空惡劣的環境下代替人類完成危險和難以完成的任務，如探索火星和水星等，搭建空間站，進行太空實驗和空間飛行器、衛星、太空望遠鏡等的維修和維護任務，甚至保衛太空安全等。

目前，雖然太空機器人開發和利用太空的前景無限美好，但是惡劣的空間環境給人類在太空的生存活動帶來了巨大的威脅。為了使宇航員在太空停留，需要有龐大而復雜的環境控制系統、生命保障系統、物質補給系統、救生系統等，這些系統的耗資十分巨大。

空間環境和地面環境差別很大，空間機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強輻射、照明差的環境中，因此，對空間機器人與地面機器人的要求也必然各不相同，它們都有各自的特點。

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，空間機器人的智能程度比較高，功能比較全。空間機器人消耗的能量要盡可能少，工作壽命要盡可能長，而且由于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。

太空機器人肩負重任

在未來的空間活動中，將有大量的空間加工、空間生產、空間裝配、空間科學實驗和空間維修等工作要做，這樣的工作不可能僅僅只靠宇航員完成，還必須充分利用太空機器人代替宇航員完成以下任務：

機器人可以承擔各種搬運、構件之間的連接緊固、有毒或危險品的處理等任務；

可以代替宇航員完成衛星和其他航天器的維護與修理任務，對故障衛星進行就地修理，為空間飛行器補給物資：

可以代替宇航員完成空間生產和

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里進行，操作內容多半是重復性動作，在多數情況下，宇航員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，可以采用的機器人多是通用型多功能機器人。

2010年11月3日，美國“發現”號航天飛機前往國際空間站，將在國際空間站完成一系列測試工作，以后太空機器人可能承擔太空行走、外星探險等更加復雜、危險的任務。

這次進入太空的機器人是用鋁和鍍鎳碳纖維制成的，身高約1米，體重約150千克，每個手臂約0.8米長。其手臂和帶有手掌的雙手被精心噴上一層涂料，還有那寬闊的肩膀和“肌肉”發達的腹部，它整個就是一件機器人珍品。

為了保護自己和宇航員，它的軀干和手臂都裝有護墊，一直護到每只手的5根手指上，手指看上去并不是那種金屬骨骼結構。眼睛安在金色的頭部，機器人面罩后面安裝了4臺可見光攝像機。此外，為了獲得深度知覺，它的嘴部也安裝了一臺紅外線攝像機。

我國太空機器人發展新目標

中國“神七”載人航天任務圓滿完成后，我國科學家們又開始了新的目標：將“空間機器人”送上太空。我國在空間機器人的研制方面還處于起步階段，但起點較高。神舟系列飛船試驗和月球探測一期的成功，表明我國的航天器推進技術水平和遙感、遙測等通信技術水平有較大的提高。

我國對太空機器人的研究和探索始于上世紀90年代。國家科技計劃中有專門的經費投入進行空間機器人預先研究。隨著我國探月工程計劃和未來空間站計劃的實施，相關的預研工作也于2000年后陸續展開，現在有一些(月球車、空間站應用機器人等)初始樣機問世，許多關鍵技術已獲突破，逐漸進入工程樣機研制階段。

我國將于2011年左右發射一個衛星，衛星上有“太空機器人”的機械臂進行操作。大衛星上的機械臂抓著小衛星，將小衛星釋放出去，然后追蹤小衛星，到—定時候再把小衛星“抓”回來。如果此次“太空機器人”機械臂實驗成功，將成為我國首個送入太空的機器人。

中國航天科技集團公司的相關負責人透露，2013年，我國探月二期工程將向月球發射軟著陸器和月球車，而月球車的學名就是“月球探測遠程控制機器人”。目前，我國太空機器人前期研制工作已經告一段落，初步具備了利用空間機器人在外太空開展科學研究的能力。

各國太空機器人各顯神通

就世界范圍而言，美國在太空機器人研制方面處于領先地位，如美國的勇氣號和機遇號火星探測車。美國卡耐基·梅隆大學是太空人航空航天科研任務的主要承制單位之一。

該校的機器人研究所從事過自動駛車、月球探測步行機器人，單輪陀螺式滾動探測機器人。該大學對空問機器人的研究有很長的歷史。目前，美國卡耐基·梅隆大學提出了用吊絲配重來克服重力模擬太空微重力環境的方法。

卡耐基·梅隆大學針對空間站所需要的既能行走又具操作功能的機器人的特點，研制出了具有2個用爪的五自由度空間機器人。該機器人是一個以第三關節為對稱點，總長為2，8m的對稱結構空間機器人。由于在微重力環境下，5個億體化關節的功率、結構、尺寸都完全一樣。這樣，機器人在行走時，兩端的手爪交替抓住一個接點時，另一個手爪可作為操作手爪實現五自由度機器人操作作業。

俄羅斯在這方面也實力非凡，其研制的登月機器人于1970年成功登陸了月球。加拿大在空間機械臂的研究上具有世界領先的水平，如加拿大為國際空間站研制的大型機械臂。

加拿大空間局是加拿大的國家空間技術的管理、組織和總體研究機構。它不但制訂國家空間技術的發展計劃，而且也從事總體方案可行性的研究。該空間局對其研究任務，除該局的研究所承擔外，其余的任務用合同的形式分包給斯帕公司、大學的研究中心和一些小公司來研制。

這種管理責任明確、任務清楚，其中美國航天飛機上用的空間機器人就是加拿大空間局和斯帕公司研制完成的。

加拿大斯帕公司承擔了該項目的研制，該機械臂稱為加拿大臂。加拿大臂長15.2m，重410kg，已制造并交付使用了5套完整機械臂系統。每套臂系統中有2套手動控制器分別控制3個移動和3個轉動等6個自由度。

該臂手尖端速度為600mm/s(空載)，有載荷的情況下的速度為60mm/s，已飛向太空執行任務34次。該臂是用氣浮方式模擬太空微重力環境，在地面上作二維水平運動來試驗、維護的。

歐洲航空局在空間站應用機器人和星球探測機器人的研究上也具有很高的技術水平。

太空機器人未來的發展主要有3大方向，即機器人對空間環境的適應性和智能性的提高、多機器人發展以及機器人能源研究等三個方面。其中，尤以多機器人的發展為著重點。

如果把多個小機器人放到地球以外的星球表面去，那么它們之間可以互相配合、互相通信，提高探測和作業效率。而且，如果其中一個機器人出現了問題，也不會影響整體計劃的執行。此外，機器人相互之間還可以作些維修。