飛向太空的機器人

世界首個會說話的機器人“基博”是于2013年8月4日被送上太空的，用于陪伴航天員，免得他們在寂寥的太空中感到孤獨寂寞。

“對于我來說，只是跨越了一小步；但是對于機器人世界來說，是跨出了一大步?！边@是日本的太空機器人對航天員稱贊它聰明時的自豪回應。的確，太空機器人在科幻片中司空見慣，但是在現實中它們飛向太空卻并不容易。2013年12月6日，在希望號日本實驗艙內，日本航天員若田光一與機器人“基博”（KIROBO）在國際空間站進行了對話實驗。“基博”通過自帶的攝像機識別出了若田的臉，它主動攀談道：“你好，若田先生?！比籼飭枺骸皩κе亓晳T了吧？”浮在空中的“基博”做出抬頭挺胸的樣子回答：“已經習慣了哦?！薄盎边€對將擔任空間站站長的若田說：“第一個日本人船長，請多多關照?！比缓?，它還與若田握了手。

緩解寂寞

世界首個會說話的機器人“基博”是于2013年8月4日被送上太空的，用于陪伴航天員，免得他們在寂寥的太空中感到孤獨寂寞。若田于2013年11月開始其太空之旅，在2013年底接任“國際空間站”站長。

“基博”的英文名字（KIROBO）是在2400份參與競爭的名字中挑選而出的，取自日語“希望”的發音（kibo）和“機器人”的英文（robot）。由于無需從事體力工作，“基博”體型比進入太空的絕大多數機器人小。它高34厘米，寬18 厘米，厚15 厘米，質量1公斤，設計靈感來自家喻戶曉的動畫角色“鐵臂阿童木”，可完成多種肢體動作。它在“國際空間站”協助航天員接受地面的指令，陪航天員說話，為航天員們解悶?！盎笨捎萌照Z同若田光一進行交流，幫助其工作 ，記錄對話內容，并能從控制室向若田光一傳遞信息，也會讓其他的航天員保持愉快的心情，還可拍照并且通過地球上的一個機器人兄弟更新它的微博賬戶，這是它作為一個“社會型機器人”的部分任務。

“基博”由著名機器人設計師高橋智隆設計，它會記住若田光一的長相，當他們在太空相聚時，“基博”可以認出他。最大的挑戰是如何讓該機器人適用于太空。為確?！盎钡目煽啃裕堰M行了幾十項測試，其中就包括模擬空間站的微重力環境，觀察機器人能否正?；顒拥??！盎痹诘厍蛏线€有一個“孿生”機器人，名叫Mirata，用于監測“基博”在太空中可能遇到的問題，通過語音指令，指導“基博”執行任務。

在YouTube網站上公布的一段視頻中，“基博”揮舞著手臂和腿在空中飄浮，它也會在某一刻跳一段舞蹈。另外一段視頻展現的是它與小學生們一起做游戲，當它俯身并且揮動手臂的時候小學生們正在笑著學習它的動作。來自于豐田公司的語言處理技術能讓“基博”以一種合成的聲音講話，它頭部的攝像機裝有面部識別軟件。

機器人專家表示，“基博”要突破以往人們對機器人語言呆板的印象。不過它目前還存在一個小的缺陷，就是偶爾會由于聽不懂人們的意思而出現語塞。按照計劃，“基博”2014年返回地球。其設計團隊下一步打算設計智能手機大小的機器人，方便使用者隨身攜帶。研究人員將會對此次得到的信息進行整理，為實現機器人自行整理智能手機龐大機能、自主提出意見、同汽車家電的聯動而繼續研發。一些宇航愛好者把“基博”前往國際空間站的旅程比作1977年第一部《星球大戰》電影中的太空機器人C-3PO和R2-D2，認定經典科幻電影中的情景將在現實中重演。

高橋智隆說：“提到太空機器人，人們往往首先聯想到從事體力勞動的機器人。但在我看來，我們應該關注具備語言能力的類人機器人?！?/p>

美國“大腕”

2011年2月24日，美國發現號航天飛機進行退役前的最后一次發射。發現號此行的任務之一就是為“國際空間站”送去首個類人形機器人——機器人航天員2號（R2）。從外表看，R2的形象酷似美國科幻電影《星戰傳說》中的機器人角色C-3PO。那么，該機器人有什么用呢？太空機器人航天員與是對手還是伙伴？

價值250萬美元的R2是美國航空航天局與通用公司聯合研制的首個進入太空的仿真機器人，由頭部、結實的身軀、兩只超靈巧的臂膀和兩只手構成，質量約140公斤，用于技術驗證性演示，主要目的是協助航天員在國際空間站完成零星工作和維修任務，考察類人形機器人對在軌工作的航天員有多大幫助作用。

在把R2送到國際空間站后，首先要測試它是否能夠在預期的零重力環境下正常工作，然后通過不同任務對它進行全面測試，其中包括操作柔韌、易彎曲織物，以及盡可能地幫助航天員完成一些太空事務。這款機器人將擦拭欄桿和清潔空氣濾清器，目前這兩項單調的任務是由“國際空間站”航天員來完成的。

R2由鋁合金和非金屬材料制造，從腰部至頭部高1.01米，是美國為空間站建造的第一款機器人。它不僅設計像人，而且可以像人一樣工作，最大的用處是在未來成為航天員出艙活動的助手或替身，或幫助完成對人類而言過于困難或危險的任務。其最大特點是擁有類似人類的靈巧手指，可以幫助人類完成枯燥、重復或者危險的任務，所以具有操作艙外活動工具的能力，并可協助航天員工作。它將成為“國際空間站”永久居民，投入工作之后，對人類同伴十分安全可靠。

“機器人航天員”的研制最早始于1997年，目的是想讓類人形機器人幫助航天員執行過于危險或者繁瑣的太空任務。2006年，美國航空航天局首先研制出機器人航天員1號，這個機器人在地面完成了多項試驗。

2007年，美國航空航天局與通用公司開始研制R2，它比起前輩——機器人航天員1號更快捷、靈活、先進。其拇指和手臂的靈活程度，近似戴著手套工作的人類航天員，操作范圍遠超前輩，動作速度是機器人航天員1號的4倍，整體設計更加緊密，能充分地利用雙手去開展工作，與人類合作時的安全性也大大提高。

R2有4個手指活動關節，每根手指有23牛的抓力，指尖可感受到羽毛的存在，能完成航天員需要戴著手套完成的精密任務和之前仿人機器人所不能完成的復雜工作。它舉起物品的能力約是其他靈巧機器人的4倍。無論在地面還是太空，它都能夠安全地與人類并肩工作。它可在空間站內負責衛生清潔，在極寒和極熱的艙外待上數小時，為航天員在太空行走時攜帶工具，并處理泄漏與起火等緊急狀況。

雖然沒有完整的軀干和雙腳，但R2能憑借僅有的一條腿，讓自己固定和移動到不同的位置，很像一名航天員在走來走去。對于其類人化仿真程度，研制人員曾開玩笑說，也許某天航天員在空間站上不小心撞到了它，還會不自覺地對它說句抱歉。同時，R2還能和航天員一樣使用相同的操作工具，并且“在‘自動監控’下運行”的某一范圍內自行“思考”。工作時，其內部系統能產生和記錄有關它與航天員共事的性能數據。有關專家表示，為R2增加言語功能并不難，但目前不需要，航天員更需要配合得力的助手。

今世前緣

眾所周知，航天員出艙進行太空行走可以完成許多重要任務，例如，能檢查、修理航天器，為航天器更換設備和添加燃料，捕捉報廢的或發生故障需要修理的衛星，裝配大型空間結構等。但由于艙外沒有空氣，人一旦暴露在太空中將面臨失壓、缺氧、低溫和輻射損傷4大危險，所以必須穿保護身體的盔甲——艙外航天服。由于艙外航天服里充滿著空氣，鼓鼓囊囊的，所以穿上它行動非常不便，使人顯得笨手笨腳，而且航天員長時間艙外活動不僅很累，也有一定風險。因此，航天專家就想到把機器人送上太空，來完成那些簡單、危險的重復性勞動，而讓人主要發揮他的高度智能的本領。

太空機器人具有人的基本特點和功能，但不一定具有人的外形。它一般有抓舉、搬動物體的機械臂、機械手，這相當于上肢；可以走步、轉向或移動的腿或輪子，這相當于下肢；儲存信息裝置和運算裝置或電腦，用于分析、比較、判斷與決策，這相當于腦和神經中樞；具有視覺、觸覺、聽覺、嗅覺等功能的傳感器，可以感知溫度、硬度、重量、距離、方位、形狀和大小等，這相當于感知器官。

早在1967年4月，就誕生了第一個太空機器人，它是美國勘測者3號月球探測器上的機械臂。這個探測器的機械臂能在地面命令的控制下，在月面挖掘土壤，送入土壤分析器進行分析，以便為阿波羅載人飛船登月選擇合適的著陸地點。

1970年9月，蘇聯成功地發射了世界上第一個取樣返回機器人——月球16號探測器。它能接受地面的遙控命令，在月球表面行走，挖掘土壤，送入樣品艙，然后帶回地球。1970年11月，蘇聯的月球17號探測器把世界上第一臺巡視機器人——月球車1號帶到了月球。

1980年以后，美國航天飛機上的機械臂曾經多次施放、維修甚至回收衛星，工作得很出色。但是，這類只有手臂的機器人，沒有頭腦，沒有軀干，完全靠人遠距離操縱，所以是一種“發育”極不完全的雛形機器人。

1997年，美國火星探路者探測器將世界上第一臺火星巡視機器人帶到了火星。這是一輛取名為“旅居者”的小型火星車，只有微波爐大小。后來，美國又發射了更先進的火星巡視機器人，即火星車。

目前，機器人在探測和開發太空中的應用主要在兩個方面：在軌服務和星球探測。R2屬于在軌服務機器人，所以在這里我們主要聊聊這類機器人。

在軌服務

在軌服務是指在太空為軌道上運行的航天器添加燃料、補充氣源、裝拆結構部件和維修儀器設備等服務活動。這些任務通常需要由航天員走出座艙去完成，但一些簡單的操作可由機器人代勞。

在軌服務機器人現已承擔重任，比如航天飛機和國際空間站上所應用的加拿大機械臂，雖然它沒有人的形狀，但它是一個擁有部分智能功用的機器人。美國航天飛機的遙控機械臂長15.2米，由3節組成，末端是一個可伸縮的“手腕”，能搬運直徑4.5米、長18米、質量29噸的有效載荷，完成了上百次的釋放、回收衛星以及協助航天員在太空維修航天器的任務。

國際空間站上的可移動遙控機械臂長約17米，裝在空間站主桁架的導軌上，能往返移動，擴大操作范圍。它由6段子臂和7個帶電動機的活動關節組成，起重能力達到160噸。其末端還有一個靈巧的多爪機械手“德克斯特”，能完成裝配和拆卸結構零件以及維修設備等精細活兒。它已在“國際空間站”建造中立下汗馬功勞，包括運送設備，補給物資，安裝、維修儀器設備，為航天員的艙外工作提供支持?！皣H空間站”上還裝有日本和歐洲實驗艙各自的專用機械臂。

航天員是人類精英中的精英，讓他們冒著生命危險去從事太空裝配、拆卸和維修等簡單重復勞動，不僅大材小用，而且一旦發生意外，其損失不可估量。目前實施的“機器人航天員”計劃近期主要是為了擴展現有的“國際空間站”機械臂的能力；然后取代“國際空間站”的航天員進行在軌服務；最終，將這種機器人航天員推廣到其他航天器，執行在軌服務任務。

隨著機器人技術的發展和應用，在軌服務機器人將成為太空基礎設施不可或缺的組成部分。它們活躍在太空中，執行喂哺“饑餓的”衛星、醫治“有病的”衛星、埋葬“死亡的”衛星等多種任務，從而提高衛星的工作質量，延長工作壽命，降低運行成本，增強工作靈活性。

運送首個R2到“國際空間站”的目的，是想證明它在太空失重狀態下與在地球上一樣能運行良好，為今后更先進的太空機器人承擔更繁重任務鋪路。不過，首個R2進入空間站后，其活動范圍起初局限在命運號實驗艙內，進行微重力、站內輻射、電磁干擾等空間環境影響的測試與評估，因為它的保護能力還不足以承受空間站外的太空極端環境。隨著技術進步，它在空間站內外活動的自由度可能增加。

按設計，R2將逐步從簡單的任務進程中（如監測自身的健康）獲得技能升級，進而有能力去完成更加復雜的工作。專家把和R2一起工作看成是在監管一名新來的員工或學生，因為起初需要給它許多細節方面的指導；隨后就比較讓人輕松愉快了，那些之前曾解決過的任何領域的問題，只要偶爾核對一下即可。專家稱R2能感知并按需要去適應環境，是個機靈的家伙，在作用上擁有無限的可能性！

研制R2是為了滿足未來艙外活動的需求，長期協助航天員的太空工作和探索活動，以減少航天員的重復勞動，讓他們騰出雙手去做更重要的事情?？勺孯2協助航天員裝配科學實驗設備，做一些精密細致的操作，或者只是毫不費力地去操縱一個真空吸塵器，去打掃艙段衛生。

據法新社2011年8月23日報道，R2已成功通過了首次測試。2011年3月，國際空間站航天員福薩姆啟動R2后，它接收到來自地球的首個指令，并睜開“眼睛”，即打開攝像頭后并“看到”的是一堆復雜的電線、儀器等。R2在當年9月1日進行首次“行動”。工程師計劃監測機器人在失重環境下是如何工作的，以及能否做一些例行和危險的工作。研究者的另一個設想是在緊急情況下，比如宇宙間的某些殘骸撞擊空間站時，讓R2走出空間站去工作甚至分析問題，這樣，航天員就沒必要出艙。

目前，專家還在繼續改進R2，期望有一天讓它利用外加的簡易腿或輪子在一顆行星或小行星上行進，為人類勘測可著陸區域，或者幫助人類建立和拆卸工作站或居住點。它不但能和人類并肩作戰，而且還可以在危險環境中表現得更出色，擴展人類探索太空的范圍。

工作伙伴

看到這里，有人可能不禁要問：航天員與太空機器人，是對手還是伙伴？換句話說，在太空飛行中機器人能不能取代人？在這方面現在確實有爭議。

有一部分人認為，人在太空進行的科學實驗，可以用太空機器人來完成，這樣做既安全，又便宜。國際空間站上的科學實驗用太空機器人也能實施，而且花錢不多。人在太空進行科研的價值微不足道，對科學進步沒有明顯的影響，因此，完全可以用太空機器人來取代航天員。

另有一部分人認為，航天員在太空可以隨機應變，能在復雜、多變和預想不到的環境中完成任務；而太空機器人只能完成人預先給他設計好的任務，如果預先沒有想到，臨時決定要它完成一件新任務，或者因為情況發生變化，要它修改一下任務，它將無能為力。此外，人能夠將觀察到的事物和現象進行分析和研究，從而形成概念、做出決策、制定計劃和采取相應的行動。所有這些是任何自動化裝置和機器人都不可能做到的。

其實，航天員與太空機器人并不是對手，而是共同工作的伙伴。在未來的太空活動中，航天員與太空機器人兩者缺一不可，他們的優缺點正好互補。機器人無論多先進，無論多“聰明”，但它們只能是航天員在太空使用的一種工具，在任何情況下工具都不可能取代人?？梢哉f，太空機器人就是航天員在太空工作的左膀右臂，擔當起人類航天員助手的角色。