蓬勃发展的空间机器人技术与应用

摘要
图/表
参考文献
相关文章 (6)

全文: PDF (295 KB) HTML ( ) 输出: BibTeX \| EndNote (RIS)
引用本文:
丁希仑, 高海波, 黄攀峰, 刘金国. 蓬勃发展的空间机器人技术与应用[J]. 机器人, 2022, 44(1): 1-1..

摘要随着人类太空探索的深入，机器人已经在空间各领域得到了广泛应用，尤其是为载人航天、月球与深空探测、小天体采样返回等航天任务提供了重要的支撑。空间机器人可代替或协助人类在空间环境中进行各种作业，在成本、效率、安全等方面具有突出优势，但空间的大温差、高真空、强辐射、大时延、微重力等苛刻环境，以及航天器的质量、体积、功耗、寿命、可靠性等因素的约束，对空间机器人的研发和应用提出了极大的挑战。面向未来空间大型设施在轨构建、航天器在轨维护维修、宇宙资源就位开发利用等任务，越来越多的新型空间机器人概念被提出，多种样机被开发出来进行地面验证和在轨试验以推进空间机器人技术的发展。

迄今为止，空间机器人的研究主要面向在轨服务（on-orbit servicing，OOS）机器人和星球探测车（planetary rover）两大领域，涉及到新型机器人结构与机构设计、动力学、运动规划与控制、目标定位和捕获、空间遥操作、人机交互、多机协同等核心技术。就目前的研究现状来看，空间机器人仍然存在许多不足之处。(1) 当前空间机器人承担的任务仍然比较简单。对于在轨操作类机器人来说，高速目标捕获、精密装配、多臂协调或多机器人协同操作等任务目前仍大多处于地面实验阶段，仅有少量在轨应用；对于星球探测机器人，机器人在复杂地面环境上进行高速移动探测，以及对深层坚硬样品自主采集等任务尚存在一定困难。(2) 当前机器人的空间环境适应能力不足。高精度、高承载工况下的长寿命传动与润滑、极端高低温环境下的材料适应能力及长时间无光照条件下的能源供给问题亟需解决。(3) 当前空间机器人自主性较低。目前常用的预编程自动控制或遥操作执行效率低，机器人缺乏自主性，主要应用于已知的、结构化环境。这些难题仍需要世界各国的研究者共同探索解决。

近年来，物联网、云计算、人工智能等技术的飞速发展，推动空间机器人技术发生深刻的变化，空间机器人逐渐向构形多样化、执行任务复杂化、在轨服务对象多元化、操控模式自主化的方向发展。这也对空间机器人的研发和应用提出了更多要求。未来面向太空探索，考虑到任务和环境的多样性，充分利用机械、感知、控制、材料、力学、人工智能等方面的最新科技成果，促进空间机器人理论和技术的快速发展，提高机器人的环境感知能力成为重中之重。一方面，要使空间机器人能够进行更为精细复杂的操作，实现自然灵活的人机交互，完成由半自主向自主操作的转变。另一方面，共享型、协同化、智能化成为空间机器人发展的必然趋势，机器人有望能自主识别和重构出新一代的模块化航天器、能实现多机和多人协同操作、能够就位利用空间资源、能完成自主学习和决策，为人类的深空探索做出更大的贡献。

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入我的书架
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	丁希仑
	高海波
	黄攀峰
	刘金国

关键词 ：空间机器人技术, 在轨服务, 星球探测车

Key words： space robotics on-orbit servicing(OOS) planetary rover

链接本文:

https://robot.sia.cn/CN/ 或 https://robot.sia.cn/CN/Y2022/V44/I1/1