空間機器人發展“空間”有多大

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隨著在軌操作任務日趋多樣化，空間機器人功效日趨復雜。本版圖片來源：baidu圖片

不久前，中國航天科技集團公司五院有動静稱，該院組織完成為了空間站大型機械臂初樣結構臂力學環境試驗，標志著我國空間站大型機械臂初樣階段研制事情取患了又一重大冲破。據领會，這是我國空間智能機器人系統進入工程研制階段後的初次大型試驗項目。

自《中國制造2025》發布以來，航天裝備制造和機器人領域政策利好的動静一向見諸報端。可是兩者結合起來——空間機器人，這一特種機器人中特别“高峻上”的裝備，現狀事实若何卻鮮見報道。

“触及航天的事變，總是比較敏感。”某航天裝備從業人士向《中國科學報》記者指出。不過，在“敏感”環境中，空間機器人的發展卻仍然值得關注。

“汽車可以到4S铺保養，飛機可以在地面進行維修，航天器一旦發生問題誰來修？”哈爾濱工業大學機器人技術與系統國家重點實驗室主任劉宏在2015國家機器人論壇上這樣論述發展空間機器人的需要性。

聚焦空間機器人

據领會，空間機器人是在太空中執行空間站制作與運營支撑、衛星組裝與服務、科學實驗、行星摸索等任務的特種機器人。世界上第一個乐成應用於飛行器的空間機器人系統，為加拿大MD Robotic公司於1981年研制的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长。

本年3月份，俄羅斯《瘦肚子方法,觀點報》曾報道，俄羅斯加加林宇航員訓練中間負責人尤裡·隆恰科夫稱，俄羅斯科學家近期將向國際空間站發送機器人以完成更多復雜任務。

據劉宏介紹，2017年，德國將在空間機器人上繼續發力，推出軌道服務器。美國則推出“鳳凰計劃”，預計在2016年運用空間機器人對退役衛星中可以發揮功效的部件進行收受接管，並以低廉的本钱將它們集成到新的太空系統中，支撐美國國防部的新任務。

我國空間機器人技術钻研約始於上世紀90年月，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钻研，並取患了豐碩功效。面向我國空間站制作與運營、月球探測、活性探測等工程任務请求，我國自行研制了多套空間機器人系統，部門產品已實現了空間應用。

記者還注重到，由於触及國防平安，中國在空間機器人領域的研發一向由“國字號”科研單位或國企牽頭。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》記者証實，在機器人領域，“自立研發”將成為關鍵詞，特别是這種“上天入地”的機器人，加倍會注意自立創新。

同時，宋曉剛指出，雖然《中國制造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摆设，但必定的是，與空間機器人有關的部門，如零部件、新的智能技術等都將遭到政策的積極推動。

機械臂獲進展

中科院自動化钻研所復雜系統與节制國家重點實驗室主任王飛躍曾指出，20世紀80年月钻研智能空間機器人時，最大問題是機械臂。

機械臂是空間機器人的焦點構造之一，其技術進步史幾乎就是空間機器人的發展史。

據公開報道顯示，美國國防部先進钻研項目局（DARPA）曾在報告中指出，“鳳凰計劃”正在研發特别的“機械东西”，以確保可將廢棄衛星中的可用零部件掏出。該機械东西一度被外界認為是機械臂，且這種機械臂將由地面指揮中間节制。

據悉，新一代的空間機器人可以配備高靈巧機械臂，注入了仿心理念。多個模塊化功效單元的有機組合及模塊化的多激活毛囊,關節則使重構機械臂成為現實。

劉宏指出，從功效角度看，機械臂經歷了從監測搬運到自立抓取，再到精細操作的發展歷最新娛樂城，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﹔從機械臂自己來說，機械臂的關節從6個關節發展到7個關節，今後會成為多關節連續體﹔而機械臂的结尾感化器，從夾持东西變成為了可更換东西，再發展到多指“靈巧手”﹔從操作看，之前是宇航員在天上“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互助目標。

未來标的目的

雖然远景喜人，但中國空間技術钻研院總體部空間智能機器人系統技術應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。

好比，空間機器人對空間環境適應性请求高，如刻薄的溫度條件、微重力或弱重力環境、超真空、超輻照、原子氧、復雜光照等﹔多任務適應能力请求高，如捕獲、搬運、固定、更換、加注、重構、移動等分歧任務请求各異，需集多功效於一體﹔操作工況加倍復雜，發射段、在軌段、著陸段、月面事情段工況各異，系統設計約束大幅風濕關節炎治療,增长﹔地面驗証難度大，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發熱護膝,的未來發展進行了預測。

他指出，隨著在軌操作任務日趋多樣化，空間機器人功效日趨復雜，機器人操作东西將渐渐實現系列化、標准化，操作请求從低精度、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标的目的發展。

“空間機器人工程應用需求將面向在軌應用系統設計技術，面向多任務和多功效系統設計，考慮航天器上有限資源的系統優化，晋升機器人在空間特别環境中長壽命和高靠得住機能。别的，還會注意輕量化、高精度機電產品技術，機電部件的輕量化設計，對高比剛度、高比強度质料的設計及應用等。”王耀兵說。