太空機(jī)器人是一種由人工智能和先進(jìn)技術(shù)所構(gòu)建的機(jī)械設(shè)備，專門(mén)用于在太空環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)。隨著太空探索的不斷深入和人類對(duì)宇宙的日益探索，太空機(jī)器人的應(yīng)用也變得越來(lái)越廣泛。太空機(jī)器人有著許多獨(dú)特的特點(diǎn)和功能。首先，它們經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)太空中的極端環(huán)境，例如真空、極端溫度和高輻射。這使得機(jī)器人能夠在太空中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，執(zhí)行各種任務(wù)，為宇航員提供支持。
太空機(jī)器人的控制和操作也是一項(xiàng)復(fù)雜的工程。由于信號(hào)傳輸?shù)难舆t和太空環(huán)境的極端條件，地球上的操作員需要精確地控制著機(jī)器人的行動(dòng)。為此，專門(mén)的遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，使操作員能夠感受到機(jī)器人所處的環(huán)境，做出相應(yīng)的指令。
太空機(jī)器人
太空機(jī)器人具有多種功能。它們可以進(jìn)行維修和維護(hù)任務(wù)，包括修復(fù)太空站外殼的損壞、更換零部件和執(zhí)行日常維護(hù)工作。此外，機(jī)器人還可以進(jìn)行科學(xué)研究，收集樣本和數(shù)據(jù)，探測(cè)宇宙中的奧秘。它們還可以用于搜尋和救援行動(dòng)，幫助尋找失聯(lián)的宇航員或損壞的飛行器。
太空機(jī)器人，是一種在航天器或空間站上作業(yè)的具有智能的通用機(jī)械系統(tǒng)。太空機(jī)器人具有機(jī)械臂和電腦，能實(shí)現(xiàn)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(huán)境下完成各種任務(wù)。只有操作功能不具備智能的簡(jiǎn)單機(jī)器人一般稱為機(jī)械手。太空機(jī)器人工作在微重力、高真空、超低溫、強(qiáng)輻射、照明條件差的空間環(huán)境下，它與地面上用的工業(yè)機(jī)器人有很大差別。在失重條件下物體處于漂浮狀態(tài)，給太空機(jī)器人操作帶來(lái)種種困難?？臻g視覺(jué)識(shí)別以及視覺(jué)與手爪的配合較地面更困難。太空機(jī)器人需要采用三維彩色視覺(jué)系統(tǒng)，以便同時(shí)確定物體的位置和方向，還要有便于更換的靈巧末端操縱器，利用其接近覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、滑覺(jué)傳感器配合視覺(jué)系統(tǒng)完成各種操作任務(wù)。
1.空間建筑及裝配：一些大型的安裝部件，例如無(wú)線電天線、太陽(yáng)能電池、各個(gè)艙段的組裝等艙外活動(dòng)都離不開(kāi)空間機(jī)器人、機(jī)器人將承擔(dān)搬運(yùn)、各構(gòu)件之間的連接緊固有毒或危險(xiǎn)品的處理等任務(wù)。在不久的將來(lái)人造空間站初期建造一半以上的工作都將由機(jī)器人完成。
2.衛(wèi)星和其他航天器的維護(hù)與修理、隨著人類在太空的活動(dòng)不斷發(fā)展。人類在太空的財(cái)產(chǎn)也越來(lái)越多，其中人造衛(wèi)星也占了絕大多數(shù)。如果這些衛(wèi)星一旦發(fā)生故障，丟棄它們?cè)诎l(fā)射新的衛(wèi)星就很不經(jīng)濟(jì)，必須設(shè)法修理后使他們重新發(fā)揮作用。但是如果派宇航員去修理。又牽扯到艙外活動(dòng)的問(wèn)題，而且由于航天器處于強(qiáng)烈宇宙輻射的環(huán)境之下，人根本無(wú)法執(zhí)行任務(wù)，所以只能依靠機(jī)器人，空間機(jī)器人所進(jìn)行的維護(hù)和修理有回收失靈衛(wèi)星，對(duì)故障衛(wèi)星進(jìn)行就地修理。維空間飛行器補(bǔ)給物資等。
3.空間生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)宇宙空間為人類提供了地面上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的微重力和高真空環(huán)境，利用這一環(huán)境可以生產(chǎn)出地面上無(wú)法生產(chǎn)或難以生產(chǎn)出的產(chǎn)品。在太空中，還可以進(jìn)行地面上不能做的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。和空間裝配、空間修理不同，空間生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)主要在艙內(nèi)環(huán)境里進(jìn)行。操作內(nèi)容多半是重復(fù)性動(dòng)作。在多數(shù)情況下宇航員可以直接檢查與控制。這時(shí)候的空間機(jī)器人如同工作在地面工廠里的生產(chǎn)線上一樣。因此，可以采用的機(jī)器人多是通用型多功能機(jī)器人。
主要分類
最簡(jiǎn)單的太空機(jī)器人，一種由人操縱的多關(guān)節(jié)機(jī)械裝置。它僅起執(zhí)行機(jī)構(gòu)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。由于遠(yuǎn)程操作帶來(lái)信號(hào)傳輸和處理的延時(shí)，控制系統(tǒng)可能失穩(wěn)。早期航天器上的機(jī)器人均屬此種類型。1967年美國(guó)“觀察者”-Ⅲ航天器上安裝的機(jī)械手，在地面操作者控制下，用手爪在月面上完成了挖溝操作并進(jìn)行了土壤實(shí)驗(yàn)。1976年，美國(guó)“海盜”號(hào)火星登陸器上安裝的機(jī)器人接收地面遙控指令后，啟動(dòng)一個(gè)預(yù)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，并完成挖溝操作。美國(guó)航天飛機(jī)上安裝的遙控機(jī)械手在航天員的遙控操縱下多次成功地釋放衛(wèi)星入軌，并在軌道上回收了出故障的通信衛(wèi)星。1986年 2月蘇聯(lián)發(fā)射的“和平”號(hào)空間站上安裝了遙控機(jī)械手，它可將對(duì)接在軸向?qū)涌谏系暮教炱鬓D(zhuǎn)移到側(cè)向?qū)涌谏?，騰出軸向?qū)涌诠┫麓螌?duì)接時(shí)使用。 一種人機(jī)混合的遙控系統(tǒng)。它將遙控和一定級(jí)別的自主技術(shù)相結(jié)合。系統(tǒng)有兩個(gè)控制回路：本地回路和遠(yuǎn)地回路，兩回路之間由遠(yuǎn)程通信聯(lián)系。工作在低智能和高響應(yīng)率的遠(yuǎn)地回路的太空機(jī)器人接到本地回路控制人員的遙控操作指令后，根據(jù)自身的敏感器信息和智能，在遠(yuǎn)地計(jì)算機(jī)控制下完成指定操作。操作者則工作在高智能和低響應(yīng)率的本地回路內(nèi)，他根據(jù)機(jī)器人發(fā)來(lái)的各種信息監(jiān)控機(jī)器人在遠(yuǎn)地控制回路內(nèi)的工作，不時(shí)向它發(fā)出指令，遠(yuǎn)地計(jì)算機(jī)根據(jù)指令控制機(jī)器人的操作。操作人員無(wú)須直接介入機(jī)器人回路，就仿佛身臨現(xiàn)場(chǎng)一樣遙控操作，從而消除了操作者的疲勞感，大大提高工作效率。初期空間站開(kāi)發(fā)中應(yīng)用的主要就是這種機(jī)器人。
不需要人操縱的智能機(jī)器人。它具有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官功能。機(jī)器人接到航天員的命令后（或根據(jù)空間站上專家系統(tǒng)的指令），自行規(guī)劃、編程、診斷、決策，自主完成裝配、修理或?qū)嶒?yàn)任務(wù)。它也可乘坐噴氣背包到遠(yuǎn)離空間站的軌道現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行任務(wù)。
機(jī)器人已經(jīng)被應(yīng)用于醫(yī)療、娛樂(lè)、國(guó)防、公共安全以及太空探索等領(lǐng)域并且技術(shù)越發(fā)先進(jìn)。一些機(jī)器人完全實(shí)現(xiàn)自治，其他則需要人輸入命令。
2011年2月24日，佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心，美國(guó)宇航局的類人機(jī)器人RobonautR2A向同伴RobonautR2B揮手說(shuō)“再見(jiàn)”。R2B搭乘“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)奔赴國(guó)際空間站。
發(fā)展前景
太空機(jī)器人的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)展。例如，在國(guó)際空間站上，機(jī)器人被用于協(xié)助宇航員進(jìn)行工作，提供支持和幫助完成復(fù)雜的任務(wù)。此外，一些國(guó)家還計(jì)劃將機(jī)器人送往月球和其他行星，進(jìn)行探測(cè)和建設(shè)工作。這些機(jī)器人將成為人類探索宇宙的重要工具，為未來(lái)的太空基地和探險(xiǎn)任務(wù)提供關(guān)鍵支持。空機(jī)器人的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，太空機(jī)器人的成本很高，包括設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射和維護(hù)等方面的開(kāi)銷巨大。其次，由于太空環(huán)境的極端條件，機(jī)器人的可靠性和耐用性也是一個(gè)重要的問(wèn)題。這需要設(shè)計(jì)師和工程師投入大量時(shí)間和精力來(lái)確保機(jī)器人在極端環(huán)境中能夠正常運(yùn)行，并盡可能延長(zhǎng)其使用壽命。
