一、什么是空间机器人

空间机器人是一种低价位的轻型**机器人，可在行星的大气环境中导航及飞行。空间机器人的体积比较小，重量比较轻，抗干扰能力比较强，智能程度比较高，功能比较全。

由于它是在一个不断变化的三维环境中运动并自主导航，所以工作人员必须实时对它的运动进行控制。

二、空间机器人有什么作用

用途空间建筑与装配一些大型的安装部件，比如无线电天线，太阳能电池，各个舱段的组装等舱外活动都离不开空间机器人，机器人将承担各种搬运，各构件之间的连接紧固，有*或危险品的处理等任务。在不久的将来，人造空间站初期建造一半以上的工作都将由机器人完成。卫星和其他航天器的维护与修理随着人类在太空活动的不断发展，人类在太空的“财产”也越来越多，在这些财产中人造卫星占了绝大多数。如果这些卫星一旦发生故障，丢弃它们再发射新的卫星就很不经济，必须设法修理后使它们重新发挥作用。但是如果派宇航员去修理，又牵涉到舱外活动的问题，而且由于航天器在太空中，是处于强烈宇宙辐射的环境之下，人根本无法执行任务，所以只能依靠机器人。空间机器人所进行的维护和修理工作有回收失灵卫星，对故障卫星进行就地修理，为空间飞行器补给物资等。空间生产和科学实验宇宙空间为人类提供了地面上无法实现的微重力和高真空环境，利用这一环境可以生产出地面上无法或难以生产出的产品。在太空中还可以进行地面上不能做的科学实验。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*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。空间机器人在保证空间活动的安全*，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。

三、空间机器人的特点是什么

用于空间探测活动的特种机器人。它可在行星的大气环境中导航及飞行。空间机器人的体积比较小，重量比较轻，抗干扰能力比较强。其特点是智能程度比较高，功能比较全。空间机器人消耗的能量要尽可能小，工作寿命要尽可能长，而且由于是工作在太空这一特殊的环境之下，因此对它的可靠*要求也比较高。

四、太空工人——空间机器人是怎样的

新世纪太空科技工业发展迅速，与此同时，也带动了空间机器人事业的飞速发展。研究表明，空间机器人将逐步担任主角，而人将退居二线。据科学家估计，建造一个500万千瓦的空间太阳能电站，需要600多人在空间工作半年时间，其中100多人在低轨道空间基地工作，而其余的则到地球同步轨道空间基地上去工作。并且还需要建立一支空间基地及发电系统的维修保养队伍。由此可以想象，未来的太空开发活动，将需要大量的人去完成。

我们知道，在以往的太空开发中，航天员已经创造了许许多多的奇迹，如登陆月球、舱外捕获失灵的卫星、太空修理“哈勃”望远镜等。但是这些活动究竟花了多少代价却不为人所知。未来开发和利用空间的前景虽十分美好，但要使人类能在太空中停留，就必须有庞大而复杂的生命保障系统、环境控制系统、物资补给系统、救生系统等，而这些系统耗资惊人。据科学家预估得出，***载人空间站，其中生命保障系统、居住系统和航天员舱外活动系统3部分的体积约占核心舱总容积的16％，功耗占空间站总功耗的25％～38％，研制费占总经费的20％。而另据估计，为了保证航天员在太空中活动，每个航天员每天花费50万～100万美元。

由此看来，开发太空决不能像在地面工厂那样，将成千上万的工程技术人员和工人送往太空，去从事各种空间材料加工、空间生产、空间装配、空间修理等作业。而**的解决办法，便是研制大量的机器人，把他们送上太空取代人类，使之成为劳动的主力军，成为航天员的得力助手。我们可用人体来形象地对空间机器人加以比喻，机器人好比人的四肢和躯体，由他们完成各种各样的繁重工作，而人的作用则相当于大脑，指挥和监控着所有的机械活动。而倘若要使太空科技工业具有**的生产率，**的运行费用，一种*为有效的途径就是在人的监控下，将机器人和高度自动化系统结合起来，组成高可靠、**益的人机混合系统。

我们知道，机器人是一种通用机械系统，它也像人一样，可以在事先未知的环境条件下完成各种各样的任务，具有对外界环境的感知、推理、判断和决策的功能。但必须指出的一点是，人们也早已意识到并非所有的机器人都能到太空中去工作，因为空间环境与地面环境有着天壤之别。空间机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明差的环境里，因此与地面机器人有着很大的差别。在失重状态下，只要加速度不太大，纤纤细手也可挪动庞然大物。譬如说，航天飞机上的**机械手，是用复合材料制成的6自由度的机械臂，长达15米，自重400千克，在地面上虽然软弱无力，连自身重量的物体都抬不起来，然而，一到太空却能举起几十吨重的载荷。但凡事有利必有弊，在失重状态下，只要对物体稍加推动，它就立即飞走，这给操作带来诸多不便，特别是给视觉识别带来麻烦。比如说，在地面上，放在工作台上的物体总是以固定面朝向视觉镜头，而在太空，漂浮的工件可以任何方位朝向镜头。这样空间机器人就必须具备三维视觉系统，还需配以特殊的标志码来识别物体及其方位。并且要求手指能灵活地选择所要抓取的方位上的物体，并带有接近觉、触觉、滑动觉、力觉等智能传感器，以便配合视觉系统来完成操作任务。在失重状态下，任何物体包括机器人本身都是处在漂浮状态，这样空间机器人必须是多臂型。一只固定用手臂抓牢某个结构件而稳住自身，一只操作手臂稳住工件，另一只操作手臂用来完成操作任务。而在高真空条件下，空间机器人的活动关节，与地面上的机器人活动关节也有本质上的差别，它需要采用固体润滑，并且要解决高真空条件下的金属冷焊问题。由于空间的微重力环境，操作手的动力方程与地面有较大差异，因此说空间机器人是一种特殊形式的机器人。

值得一提的是，被选*到太空工作的空间机器人，除了要能适应空间环境，还必须具备体积小、重量轻、挠*大；智能高、功能全、多臂型；微功耗、长寿命、高可靠等特*。而空间机器人在太空主要从事的工作则是：空间建筑与装配；卫星和其他航天器的维护和修理；空间生产和科学实验。

空间建筑与装配是空间机器人的一大任务，尤其是在空间建设的初期阶段。一些大型结构件，如无线电天线和太阳能电池帆板的安装，大型桁架及各舱段的组装等舱外活动，这些都离不开空间机器人。空间机器人去舱外将承担大型构件的搬运、构件与构件之间的联结紧固、有*或危险品的处理等一系列任务。据估计，空间建筑一半以上的任务，将落在能进行舱外活动的机器人身上。舱外活动机器人的特点是，在其末端操作器上带有高级**装置，可多臂协同工作，并配有工具夹和供货盘，由现场的计算机和专家系统给出工作指令，完成各种建造任务。

随着空间活动的不断深入，人类在太空中的财产将会越来越多，世界各国已向太空发射了很多航天器，其中人造地球卫星约占90％。而这些卫星一旦发生故障，丢弃它们再发射新的卫星，一是很不经济，二是增加了空间垃圾，因此必须设法加以修理。而空间机器人将会把出现故障的卫星从轨道上抓回来，带到空间站上去修理，然后再用辅助火箭或轨道机动飞行器，将修复的卫星放回太空轨道上。倘若有的航天器不能带回空间站修理，大多利用智能机器人乘坐自由飞行器去执行任务，对某些部件进行拆卸和再组装，或者对构件进行切割和焊接。事实上，有很多航天器，为了延长它的工作寿命，需要不断补给被消耗的物资，如照相胶片、氮气、燃料、冷却剂等。在这些物资中，有的是有*物质，有的则具有强腐蚀*，有的低温冷冻，在失重状态下很难处理。而派舱外服务机器人去执行这些任务，既经济，又安全，可谓是两全其美。舱外服务机器人携带全向天线，以便与空间站保持通信。除此之外，还带有激光雷达和彩色立体视觉系统，用以导航和识别目标。并且，机器人手指上装有触觉传感器、滑觉传感器、接近觉传感器，腕臂上装有力觉传感器，用以增加操作的灵活*和**程度。体内可携带工作所需的工具、元器件。需要时可乘坐喷气背包飞离空间站去执行各项任务。

而舱内机器人则主要为科学有效载荷服务，因此，应按照实验的要求来选择机器人，可供选择的品种是很多的。他们不仅要执行应急和修理任务，而且要执行像添加反应物、产品收获、中间采样分析、搜集各种样品等一系列任务。舱内机器人的存在大大减轻了航天员的劳动强度和紧张情绪，并可在航天员离开现场时作为替补参与工作。有一种被科学家命名为“蜘蛛王”的小型舱内机器人，通过8根凯夫拉绳与机器人的工作环境相连接。这些凯夫拉绳从“蜘蛛王”身躯的边角延伸到工作空间各个触点上。通过增大或减小特定绳的拉力，机器人便可在整个工作间内移动，其位置**度和重复率高得令人吃惊。

所以说，空间机器人在太空科技工业生产活动中，无论是在提高安全*方面，还是在提高生产效率和经济效益方面，都起着难以估量的作用。随着航天活动的不断深入，空间机器人必将得到新的发展。在不久的将来，当人类重返月球，飞向火星，飞出太阳系之际，空间机器人将以崭新的面貌大显神威!

知识点

康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基

齐奥尔科夫斯基是现代宇宙航行学的奠基人。他*先论证了利用火箭进行星际交通、制造人造地球卫星和近地轨道站的可能*，指出发展宇航和制造火箭的合理途径，找到了火箭和液体发动机结构的一系列重要工程技术解决方案，他有一句名言：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”

五、空间机器人的介绍

空间机器人（Space Robots）是用于代替人类在太空中进行科学试验、出舱操作、空间探测等活动的特种机器人。空间机器人代替宇航员出舱活动可以大幅度降低风险和成本。2012年NASA绘制的技术路线图中空间机器人分为遥操作机器人、自主机器人两种，并将机器人、遥操作机器人和自主机器人（Robot, Tele-robot and Automous--RTA）列为其重要技术发展方向之一。

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