空間站里的那些機器人

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的機器人被設(shè)計和制造出來，進入人類生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域。探索和利用太空的過程中，空間機器人同樣發(fā)揮了作用，代替或協(xié)助人類在太空中進行科學試驗、出艙操作、空間探測等活動。

最像宇航員的機器人：Robonaut2

為了減少宇航員們出艙行走時面臨的各種風險，美國國家航空航天局開發(fā)設(shè)計了名為“Robonaut 2”（簡稱R2）的機器人。它的外觀與人類宇航員十分接近，其頭部和手臂與軀干相連。軀干既可以與能在微重力環(huán)境下工作的機械腿組合，完成國際空間站上的任務，又能與輪式底盤結(jié)合，變成像火星車那樣在行星表面移動的機器人，在行星探測與航天基地建設(shè)中承擔工作。

R2的“眼睛”是頭部的4個視覺攝像頭，每2個攝像頭組成一個視覺信息單元，其中一個單元工作，一個單元備用。R2還在“嘴部”周圍部署了15個紅外攝像機，以接收人眼不能感知的紅外信號，從而幫助機器人更準確地感知周圍的情況。

R2的手臂上安裝了兩只具備多達12個自由度的機械手，手臂本身還具有7個自由度，能完成相對復雜的動作。每根手指能施加的最大抓握力約為22N，手臂的最快移動速度為2m/s，遍布全身的350個傳感器能提供類似于人的觸覺的信息，不但能幫助R2有效地完成工作，還能確保其安全。R2的“大腦”是38個Power PC型處理器。為了應對太空中可能讓芯片“死機”的高能粒子，這些芯片都采取了特別的防護措施。

2011年2月24日，R2乘坐“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機到達國際空間站。為了循序漸進地完成測試，R2的軀干部分先被送達太空，腿部則被留在了地球。在完成靜止狀態(tài)的加電測試，確認各部分工作正常后，R2的腿部才被運上太空。

在國際空間站駐留期間，作為初步的試驗，R2進行的僅僅是在太空艙內(nèi)打掃過濾器、清除塵土這些簡單的工作，并在2018年圓滿完成任務，被運回地球進行檢修和升級。

未來，它還將重返國際空間站，完成艙外行走等任務，并有可能成為宇航員們的太空醫(yī)生，在地面醫(yī)護人員的操作下為宇航員們提供專業(yè)的醫(yī)療服務。

飛船對接好幫手：加拿大機械臂

國際空間站上的機械臂雖然不具備與人接近的外觀，但由于它們能在操作人員的控制下協(xié)助航天員完成各類任務，因此也被劃入空間機器人的范疇。在國際空間站上，最有名的機械臂當屬由加拿大設(shè)計制造的第二代“加拿大臂”（Canadarm 2）。

加拿大制造太空機械臂的歷史最早可以追溯到20世紀60年代末。為了在航天飛機上安裝一個能在貨艙中移動貨物或航天器的機械臂，美國國家航空航天局找到加拿大國家航天局，希望他們對核電站裝卸核燃料的機械臂進行改造，以供航天飛機使用。后來，加拿大臂在航天飛機上出色的表現(xiàn)使國際空間站同樣選擇了由加拿大設(shè)計制造的、功能更好的第二代加拿大臂。

加拿大臂的長度為17.6m，能移動物體的最大質(zhì)量可達116t。在國際空間站上，加拿大臂可協(xié)助航天飛機、貨運飛船等飛行器與國際空間站對接。此外，它還能利用國際空間站的骨架——綜合桁架結(jié)構(gòu)在國際空間站上移動，從而能被部署到空間站的不同位置。

宇航員也可將自己連接在加拿大臂末端，借助加拿大臂在空間站外圍便捷地移動。為此，在加拿大臂上還設(shè)置了供宇航員存放工具和連接安全繩的裝置。

航天員的好伙伴：小型艙內(nèi)機器人

去年，一臺名叫CIMON的人工智能機器人助理被部署在國際空間站上，開始協(xié)助宇航員工作。

CIMON由空中客車公司、德國航天中心（DLR）和IBM公司等企業(yè)與機構(gòu)合作研發(fā)。由于太空中的失重環(huán)境，有著渾圓外觀的CIMON可以漂浮在空間站的座艙中，因此也被稱為“漂浮的大腦”。

CIMON與宇航員的交互通過天地聯(lián)動的方式進行。當宇航員和CIMON交談時，CIMON將宇航員的語音信息識別為文字信息，利用國際空間站與地面的通信鏈路將文字信息傳到IBM的云計算系統(tǒng)中，已經(jīng)完成前期訓練的AI系統(tǒng)就運行在這臺計算機中。

AI將對宇航員的話語含義進行分析，判斷宇航員的意圖，并生成CIMON對宇航員的回應內(nèi)容，傳回國際空間站。收到地面處理過的信息后，CIMON通過自己的屏幕和揚聲器向宇航員做出語音、圖像表情和內(nèi)容的回應。

太空蜜蜂也是一種個頭不大的航員艙內(nèi)助手。它的外形是一個邊長約32cm的立方體，質(zhì)量約10kg。太空蜜蜂能通過自身的小型旋翼在空間站艙內(nèi)自主移動飛行，執(zhí)行不同的工作。當電量即將耗盡時，它還能自主尋找空間站內(nèi)的專用充電位，為自己補充能量。

太空蜜蜂可以代替宇航員進行一些簡單重復的工作。對于地面控制人員來說，太空蜜蜂是他們在太空中的另一雙眼睛。他們只需坐在地面的控制室中，就能操控太空蜜蜂到達他們想要檢視的位置，通過太空蜜蜂傳回的視頻數(shù)據(jù)掌握空間站上的運行情況，監(jiān)控科學試驗的進行。

以往，試驗新的航天技術(shù)往往要發(fā)射一顆專門的衛(wèi)星，成本相當高，試驗周期也較長，而太空蜜蜂能為各類新技術(shù)提供低風險、低成本的前期試驗平臺。研究人員只需將相應技術(shù)的試驗裝置安裝到太空蜜蜂上，就能獲得在近地軌道上的真實試驗環(huán)境。一旦試驗中出現(xiàn)未曾預想的問題，宇航員可以立即動手幫忙解決。（據(jù)千龍網(wǎng)）