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- 特種機器人
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空間機器人
特種機器人
空間機器人(Space Robots)是用於代替人類在太空中進行科學試驗、出艙操作、空間探測等活動的特種機器人。空間機器人代替宇航員出艙活動可以大幅度降低風險和成本。
2012年NASA繪製的技術路線圖中空間機器人分為遙操作機器人、自主機器人兩種,並將機器人、遙操作機器人和自主機器人(Robot, Tele-robot and Automous--RTA)列為其重要技術發展方向之一。
空間機器人是在空間環境中活動的,空間環境和地面環境差別很大,空間機器人工作在微重力,高真空,超低溫,強輻射,照明差的環境中,因此,空間機器人與地面機器人的要求也必然不相同,有它自身的特點。
首先,空間機器人的體積比較小,重量比較輕,抗干擾能力比較強。
其次,空間機器人的智能程度比較高,功能比較全。空間機器人消耗的能量要儘可能小,工作壽命要儘可能長,而且由於是工作在太空這一特殊的環境之下,對它的可靠性要求也比較高。
此外,空間機器人是在一個不斷變化的三維環境中運動並自主導航。空間機器人幾乎不能夠在空間停留,所以必須能實時確定它在空間的位置及狀態;要能對它的垂直運動進行控制;要為它的星際飛行預測及規劃路徑。
一些大型的安裝部件,比如無線電天線,太陽能電池,各個艙段的組裝等艙外活動都離不開空間機器人,機器人將承擔各種搬運,各構件之間的連接緊固,有毒或危險品的處理等任務。在不久的將來,人造空間站初期建造一半以上的工作都將由機器人完成。
隨著人類在太空活動的不斷發展,人類在太空的“財產”也越來越多,在這些財產中人造衛星佔了絕大多數。如果這些衛星一旦發生故障,丟棄它們再發射新的衛星就很不經濟,必須設法修理后使它們重新發揮作用。但是如果派宇航員去修理,又牽涉到艙外活動的問題,而且由於航天器在太空中,是處於強烈宇宙輻射的環境之下,人根本無法執行任務,所以只能依靠機器人。空間機器人所進行的維護和修理工作有回收失靈衛星,對故障衛星進行就地修理,為空間飛行器補給物資等。
宇宙空間為人類提供了地面上無法實現的微重力和高真空環境,利用這一環境可以生產出地面上無法或難以生產出的產品。在太空中還可以進行地面上不能做的科學實驗。和空間裝配,空間修理不同,空間生產和科學實驗主要在艙內環境里進行,操作內容多半是重複性動作,在多數情況下,宇航員可以直接檢查和控制。這時候的空間機器人如同工作在地面的工廠里的生產線上一樣。因此,可以採用的機器人多是通用型多功能機器人。空間機器人在保證空間活動的安全性,提高生產效率和經濟效益,擴大空間站的作用等方面都將發揮巨大的作用。