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从古至今，每当人们仰望浩瀚星空，总会产生无限遐想。 于是从古至今，人们就开始探索太空。 从地对空观测推演到科学实验和通信卫星发射，再到空间站的建立，再到各种航天器的成功发射和工作，太空已经成为人类生活和工作的另一个空间。

随着航天事业的不断发展，人类不再局限于将飞行器送上天空，还需要它们完成各种太空任务。 在地球上，仍然需要制造机器人来代替人类完成各种任务，但太空中的宇航员却寥寥无几。 在如此危险的环境下，更需要借助太空机器人来辅助或代替宇航员完成大量艰巨而危险的任务。

大多数太空机器人都是安装在航天器主体上的机械臂，这样它们就可以在需要时使用长长的机械臂来操作航天器。 那么什么样的任务需要太空机器人来完成呢？

虽然飞行器在上天前会经过非常仔细的检查，但一旦飞入太空，面对复杂的环境，脱离人的绝对控制，难免会出现故障。 如果不能及时修复，费用会很高。 飞机会变成太空垃圾。

据相关数据显示空间机器人及其遥操作，目前全球每年发射的卫星数量为80-130颗，但约有2%的卫星未能正确入轨，约有8%的已入轨卫星在30秒内失败。天。 这些失败的卫星给航天工业造成了巨大的损失。 比如我国2006年10月发射的“司诺二号”卫星，就因太阳能电池板和天线未能顺利展开而成为废星。 不包括火箭发射费用，仅这颗卫星就耗资20亿元。 那么我们能否在卫星出现故障时及时修复呢？ 如果能像下图那样在卫星上安装一个长机械臂，那么在事故发生后，就可以及时修复卫星，避免这样的损失。

图1 空间机器人系统

国际空间站上的东西太多了，需要经常搬动和组装。 有时我们还需要修理大型空间机构。 与其让宇航员冒着生命危险去操作，不如让他远程控制舱内的机器人。 操作更安全、更方便。

世界上第一个成功应用于飞行器的空间机器人系统是1981年由加拿大MD Robotics研制的航天飞机遥控机械臂系统（SRMS），如图2所示。机械臂有六个自由度，全长15.2m，其中大部分是机械臂的长度，这保证了机器人纤细的小手可以到达飞机上任何需要到达的位置。 机械臂可以由计算机编程或由宇航员手动控制。 SRMS 由宇航员在机舱内操作，可用于部署和回收卫星、组装国际空间站和转移部件。 2005年，SRMS协助宇航员圆满完成了发现号航天飞机热防护系统的维修工作。 哈勃太空望远镜已经在天上多年，期间经历了五次维修，机械臂派上了用场。

图2 SRMS系统

上面的机器人主要靠长臂操作，而下面的机器人是类人空间机器人及其遥操作，可以协助宇航员完成任务，所以我们也亲切地称他为机器人宇航员。

图3 NASA研发的机器人宇航员

他只有一条腿来固定它的位置。 他的手可以像人一样灵活地操纵，甚至超过了人手臂的活动范围。 他能够使用大多数舱外操作工具，主要作为助手与宇航员一起工作并执行日常维护任务。

我国的航天技术正处于飞速发展的过程中。 近年来，“天宫一号”、“天宫二号”靶机与“神舟十一号”飞船先后发射升空，实现自动交会对接。 永久居住的空间站。 为实现这一太空战略目标，我国正在加紧太空机器人的研究，并取得了显著成果。 目前，我国在空间智能机器人领域已进入国际先进行列。 下图是我国在2015年世界机器人大会上展出的太空机器人。

图4 中国自主研制的大型太空机械臂

这条机械臂长10多米，有7个关节。 太空机械臂力大无穷，可以举起几十吨重的东西，但也能轻轻捏住一根羽毛。 技术人员还创造了一种有趣的“行走方式”——机械臂的头部和尾部可以互换，实现机械臂大范围空间的灵活应用，通过爬行的方式到达各个角落。 体量大，可以实现大规模、大负载的操作，同时局部的细粒度操作对它来说也不难。 机械臂由多个相似的模块组成，可以任意组合形成一个新的机械臂。 如果机械臂损坏，损坏的模块可以在轨快速更换和修复。

相信随着我国航天事业的不断发展，将会有更多智能灵活的太空机器人作为飞船的贴身卫士！ （空间自动化技术研究室 秦继伟）