太空機器人

　　一種在航天器或空間站上作業的具有智慧的通用機械系統。太空機器人具有機械臂和電腦，能實現感知、推理和決策等功能，可以象人一樣在事先未知的空間環境下完成各種任務。隻有操作功能不具備智慧的簡單機器人一般稱為機械手。

　　特點　太空機器人工作在微重力、高真空、超低溫、強輻射、照明條件差的空間環境下，它與地面上用的工業機器人有很大差別。在失重條件下物體處於漂浮狀態，給太空機器人操作帶來種種困難難。空間視覺識別以及視覺與手爪的配合較地面更困難。太空機器人需要采用三維彩色視覺系統，以便同時確定物體的位置和方向，還要有便於更換的靈巧末端操縱器，利用其接近覺、觸覺、力覺、滑覺傳感器配合視覺系統完成各種操作任務。

　　功能　太空機器人可代替人在空間從事下列三項主要工作。①空間建築與裝配：安裝空間站大型結構，天線,太陽陣；裝配大型桁架和模塊艙。②維修航天器：回收失靈的衛星,帶回到空間站進行修理,修好後再用軌道轉移飛行器(OMV)釋放到預定工作軌道；對故障衛星進行在軌修理；為航天器定期補給消耗品或燃料。③空間生產和科學實驗：美國空間站上將利用機器人生產超純半導體材料和生化藥品；西德將利用機器人技術實驗裝置(ROTEX)在歐洲航天局的有人照料自由飛行平臺 (MTFF)上進行各種空間自動化和機器人技術實驗。

　　分類　太空機器人按其復雜程度分為以下三種：

　　①遙控機械手　最簡單的太空機器人，一種由人操縱的多關節機械裝置。它僅起執行機構的作用，需要由人不斷操縱。操作者是控制回路的直接組成部分。由於遠程操作帶來信號傳輸和處理的延時，控制系統可能失穩。早期航天器上的機器人均屬此種類型。1967年美國“觀察者”-Ⅲ航天器上安裝的機械手,在地面操作者控制下，用手爪在月面上完成瞭挖溝操作並進行瞭土壤實驗。1976年，美國“海盜”號火星登陸器上安裝的機器人接收地面遙控指令後，啟動一個預先編好的程序，便在指定的表面上著陸，取回火星表層的土樣，並完成挖溝操作。美國航天飛機上安裝的遙控機械手在航天員的遙控操縱下多次成功地釋放衛星入軌，並在軌道上回收瞭出故障的通信衛星。1986年 2月蘇聯發射的“和平”號空間站上安裝瞭遙控機械手，它可將對接在軸向對接口上的航天器轉移到側向對接口上，騰出軸向對接口供下次對接時使用。

　　②遙控機器人　一種人機混合的遙控系統。它將遙控和一定級別的自主技術相結合。系統有兩個控制回路：本地回路和遠地回路，兩回路之間由遠程通信聯系。工作在低智能和高響應率的遠地回路的太空機器人接到本地回路控制人員的遙控操作指令後，根據自身的敏感器信息和智能，在遠地計算機控制下完成指定操作。操作者則工作在高智能和低響應率的本地回路內，他根據機器人發來的各種信息監控機器人在遠地控制回路內的工作，不時向它發出指令，遠地計算機根據指令控制機器人的操作。操作人員無須直接介入機器人回路，就仿佛身臨現場一樣遙控操作,從而消除瞭操作者的疲勞感,大大提高工作效率。初期空間站開發中應用的主要就是這種機器人。

　　③自主機器人　不需要人操縱的智能機器人。它具有視覺、聽覺、觸覺等感官功能。機器人接到航天員的命令後（或根據空間站上專傢系統的指令），自行規劃、編程、診斷、決策，自主完成裝配、修理或實驗任務。它也可乘坐噴氣背包到遠離空間站的軌道現場執行任務。

　　發展趨勢　早期航天器上使用的機器人均是無智能的遙控機械手。目前美國、日本、蘇聯、西歐各國正在研制用於空間站初級階段的遙控機器人。隨著航天活動的發展,對未來空間站高級階段提出瞭全自主的要求；此外在外層空間及星際考察中，由地面遙控航天器已不現實，也要求航天器自主控制，因此自主機器人是未來空間應用機器人的必然發展趨勢。