【文/潘敏瑤】近年來(lái)，在空間站建設(shè)、在軌維護(hù)、空間碎片清除、月球/火星/小行星探測(cè)、空間太陽(yáng)能電站等需求牽引下，空間機(jī)器人為適應(yīng)航天任務(wù)的變化而發(fā)展起來(lái)。

　　在我國(guó)，空間機(jī)器人及空間人工智能發(fā)展同樣迅速，在空間在軌服務(wù)、空間裝配與制造、月球與深空探測(cè)等領(lǐng)域取得了一系列成果。嫦娥三號(hào)成功實(shí)現(xiàn)了“玉兔”號(hào)月球車對(duì)月面的探測(cè)任務(wù)，火星表面巡視探測(cè)器機(jī)器人已積極開展研制，一系列航天器在軌加注關(guān)鍵技術(shù)獲得了突破。

　　可見，空間機(jī)器人已經(jīng)成為太空中的第一批“移民”，陸續(xù)踏上探索太空的旅程。

　　索杰納號(hào)

　　1997年7月，美國(guó)發(fā)射的首臺(tái)火星表面運(yùn)動(dòng)機(jī)器人“索杰納號(hào)”在火星上工作了3個(gè)月，發(fā)回?cái)?shù)以千計(jì)的圖像，讓人們第一次對(duì)火星表面及天氣情況有了全面了解。

　　此后，“勇氣號(hào)”“機(jī)遇號(hào)”“好奇號(hào)”空間機(jī)器人又陸續(xù)登陸火星，通過(guò)鉆探獲取了火星巖石樣品及分析結(jié)果。2014年11月，歐洲“羅塞塔號(hào)”彗星探測(cè)器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)10年、總長(zhǎng)超過(guò)64億公里的太空飛行，首次在一顆彗星上登陸，為人類了解太陽(yáng)系生命起源提供了新的觀測(cè)手段。

　　SPHERE

　　2012年，NASA宇航員TomMarshburn與SPHERES的一架立體攝像機(jī)進(jìn)行了合影。SPHERE是國(guó)際空間站上的漂浮機(jī)器人，同保齡球一般大小，在微型二氧化碳推進(jìn)器的助力下，可向任何方向移動(dòng)，并用于測(cè)試各種技術(shù)。

　　最近歐洲航天局宣布，有一個(gè)SPHERE只用一只機(jī)械眼就能判斷距離。在測(cè)試中，SPHERE在日本太空艙中漂浮式地移動(dòng)，同時(shí)利用兩只攝像“眼”記錄立體視覺信息。實(shí)際上，如果SPHERE多次遇到某一物品，隨著時(shí)間推移，它能夠?qū)@件物品的形狀和尺寸展開學(xué)習(xí)。

　　Robonaut2

　　2012年，Robonaut2來(lái)到國(guó)際空間站，后來(lái)通過(guò)升級(jí)它擁有了雙腿、處理器和傳感器。人型設(shè)計(jì)讓它的靈活度有所提升，因此還可以完成更換空氣過(guò)濾器等較復(fù)雜的任務(wù)。

　　按照設(shè)計(jì)，Robonaut2能夠完成翻轉(zhuǎn)開關(guān)、旋轉(zhuǎn)旋鈕等簡(jiǎn)單的任務(wù)。這款原型機(jī)器人一直在接受測(cè)試，科學(xué)家們希望未來(lái)它們能夠成為宇航員的助手，讓宇航員們從簡(jiǎn)單的事務(wù)中解放，擁有更多的時(shí)間去執(zhí)行更復(fù)雜的科學(xué)任務(wù)。

　　Kirobo

　　2013年，Kirobo被帶到國(guó)際空間站并與日本宇航員KoichiWakata聊天，如太空風(fēng)景、日本基博實(shí)驗(yàn)艙外的機(jī)械臂等。

　　Kirobo是由豐田汽車開發(fā)的一種小型機(jī)器人，旨在解決日本越來(lái)越嚴(yán)重的老年人孤獨(dú)感問(wèn)題。它能夠感知人類的情緒，并基于人類語(yǔ)言展開對(duì)話。豐田最近發(fā)布了僅手掌大小的新一代迷你版Kirobo。它可在三小時(shí)內(nèi)充滿電，并連續(xù)通話2.5小時(shí)，同時(shí)通過(guò)觀察對(duì)方的臉和聲音來(lái)揣測(cè)心情。

　　基博機(jī)械臂

　　基博機(jī)械臂是日本基博實(shí)驗(yàn)艙的組成部分。2008年該實(shí)驗(yàn)艙的組塊被分批運(yùn)往國(guó)際空間站并就地組裝。基博機(jī)械臂長(zhǎng)10米，可在主臂的末端控制器上附接可執(zhí)行精細(xì)任務(wù)的小機(jī)械臂。

　　基博機(jī)械臂的主要任務(wù)是協(xié)助國(guó)際空間站發(fā)射衛(wèi)星，例如，用于同時(shí)釋放幾顆CubeSat迷你衛(wèi)星。這些CubeSat衛(wèi)星可用于通信或地球觀測(cè)等用途。

　　Lunar Quattro

　　Lunar Quattro是奧迪與德國(guó)技術(shù)公司Part-Time Scientists一同研發(fā)的一款月球車，它配備了Quattro全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這臺(tái)小小的機(jī)器人是使用鈦合金與鋁合金3D打印而成的。

　　據(jù)介紹，Lunar Quattro已經(jīng)受了“崎嶇的地形中”的測(cè)試。它配備了多枚攝像頭和太陽(yáng)能板。預(yù)計(jì)，它將在明年升空。在到達(dá)月球之后，Quattro將完全由地球上的控制中心進(jìn)行控制，可在月球表面移動(dòng)500米左右，并把拍攝到的圖片傳回地球。

　　Dextre

　　加拿大太空局表示，Dextre是一名“機(jī)器人勤雜工”，負(fù)責(zé)在國(guó)際空間站外工作。2008年它開始服役，至今仍在運(yùn)行，執(zhí)行著科學(xué)實(shí)驗(yàn)、復(fù)雜維修等工作。

　　宇航員最危險(xiǎn)的任務(wù)之一是更換空間站上的氨泵。Dextre可提前把某些較重的備件搬運(yùn)到位以降低宇航員的操作風(fēng)險(xiǎn)。例如，2015年，Dextre把失靈的氨泵移除后，把備件移動(dòng)到需安裝的位置上，這樣宇航員就可以更輕松地更換備件。

　　“大型空間機(jī)械臂”和“地外天地采樣機(jī)械臂”

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)公司空間技術(shù)研究院研制了“大型空間機(jī)械臂”和“地外天地采樣機(jī)械臂”。大型空間機(jī)械臂是目前我國(guó)智能程度最高、規(guī)模最大、技術(shù)難度最高、系統(tǒng)最復(fù)雜的空間智能機(jī)器人系統(tǒng)，具有長(zhǎng)壽命、高可靠的特點(diǎn)。該機(jī)械臂臂展超過(guò)10米，具有自主爬行及擴(kuò)展能力，靈活性高，可達(dá)范圍廣等特點(diǎn)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)大范圍大負(fù)載操作以及局部精細(xì)化操作。

　　此外，“地外天地采樣機(jī)械臂”的采樣范圍大，整臂末端操作精度高，樣品獲取能力強(qiáng)，并具有很強(qiáng)的著陸姿態(tài)適應(yīng)性，確保采樣的精度和范圍，可以利用攜帶的工具，通過(guò)鏟、挖等多種方式獲取地外天體表層樣品。

　　MRPTA

　　MRPTA是深圳安澤智能工程有限公司為加拿大太空署定制研發(fā)并擁有全套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太空車，主要應(yīng)用于火星和月球等地外星球?qū)嵉靥綔y(cè)中的勘測(cè)、取樣等工作。采用自主導(dǎo)航系統(tǒng)和視覺模塊，MRPTA不僅可以自主的偵測(cè)并繞開障礙物，進(jìn)行路徑規(guī)劃以及生成區(qū)域地圖，還可以提供包括距離、深度、光學(xué)里程計(jì)算數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維視覺信息。

　　通過(guò)栓鏈輔助模式， MRPTA可以在大于65°斜坡上向上或向下運(yùn)動(dòng)，并能夠翻越30厘米（11.8英寸）高的障礙物。

　　Astrobee

　　Astrobee是一個(gè)邊長(zhǎng)為32厘米的立方體。每個(gè)角和大部分邊上都覆蓋了一層柔性保險(xiǎn)杠材料，從中嵌入了推進(jìn)系統(tǒng)。機(jī)器人的中心部分包含豐富的傳感器、控制系統(tǒng)、觸控屏幕，以及為后續(xù)增加硬件而預(yù)留的有效載荷托架，其中包括一個(gè)手臂用于抓取國(guó)際空間站的扶手。

　　美國(guó)宇航局表示，Astrobee在國(guó)際空間站上運(yùn)行可以通過(guò)地面進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，同樣也可以讓它完全自主操作。通過(guò)可以兼容各種定制硬件的模塊化托架，這款機(jī)器人能夠執(zhí)行各種任務(wù)的，在某些情況下甚至能夠從人類宇航員手中接過(guò)繁瑣又無(wú)聊的“家務(wù)”作業(yè)。美國(guó)宇航局預(yù)計(jì)2018年9月之前將Astrobee送上軌道。

　　PUFFER

　　日前，來(lái)自 NASA 的研究人員研發(fā)出了一種被命名為 PUFFER的體積袖珍但卻十分靈活的折紙式探索機(jī)器人，小到可以折成巴掌大的樣子，十分輕易的放入大型航天器中運(yùn)載到外星球，以簡(jiǎn)單、低成本的方式能在洞穴和熔巖管等狹小或環(huán)境惡劣的空間中來(lái)去自如并執(zhí)行探索任務(wù)。

　　PUFFER 機(jī)器人原型整體重量只有12克，如一臺(tái)智能手機(jī)般大小，可以從3米高的地方墜落下來(lái)不損壞，并且能在 45°的斜坡上順利爬行。PUFFER 機(jī)器人目前原型已經(jīng)出爐，將在 2017 年進(jìn)行測(cè)試，如果一切計(jì)劃順利，預(yù)計(jì)會(huì)在 2020 年被派往火星進(jìn)行探測(cè)之旅。