空间机器人发展现状与思考

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1、第２４卷第５期航天器工程Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．５２０１５年１０月ＳＰＡＣＥＣＲＡＦＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ１空间机器人发展现状与思考林益明１，２１，２１，２１，２李大明王耀兵王友渔（１北京空间飞行器总体设计部，北京１０００９４）（２空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室，北京１０００９４）摘要介绍了空间机器人的基本概念、特点和发展历程，在简述我国空间机器人技术发展现状的基础上，重点介绍了我国空间站机械臂、嫦娥三号巡视器和嫦娥五号采样机械臂等空间机器人的研制情况。结合我国空间机器人型号研制和技术研发的经验和教训，对我国空间机器人未来发展应关注

2、的一些问题提出了建议。关键词空间机器人；发展现状；发展思考中图分类号：Ｖ４２３．７文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－８７４８．２０１５．０５．００１ＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｐａｃｅＲｏｂｏｔ１，２１，２１，２１，２ＬＩＮＹｉｍｉｎｇＬＩＤａｍｉｎｇＷＡＮＧＹａｏｂｉｎｇＷＡＮＧＹｏｕｙｕ（１ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）（２ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅ

3、ｎｔＳｐａｃｅＲｏｂｏｔｉｃＳｙｓｔｅｍｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔａｎｄｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｐａｃｅｒｏｂｏｔｓ，ｏｎｔｈｅｂａ－ｓｉｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｒｅｖｉｅｗｏｆＣｈｉｎｅｓｅｓｐａｃｅｒｏｂｏｔｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅｓｐａｃｅｓｔａｔｉｏｎｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ，Ｃｈａｎｇ’ｅ－３ｌｕｎａｒｒｏｖｅｒａｎｄＣｈａ

4、ｎｇ’ｅ－５ｓａｍｐｌｉｎｇｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｉｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓａｎｄｌｅｓｓｏｎｓｌｅａｒｎｅｄｉｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅ－ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｓｅｖｅｒａｌｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｆｕｔｕｒｅｗｏｒｋａｒｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐａｃｅｒｏｂｏｔ；ｃｕｒｒｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ品采集、科学测量和辅助航天员探测等各类机器人。１引言随着人类空间探索

5、活动的不断深入，航天器的规模和复杂程度达到了前所未有的程度，如“国际空空间机器人是在太空中执行空间站建造与运营间站”（ＩＳＳ）包括１３个舱段、历时１０余年才在轨组支持、卫星组装与服务、行星表面探测与实验等任务装而成，而未来空间太阳能电站的建设需在轨构建的一类特种机器人。美国航空航天局探索小组尺寸达到千米级的大型空间设施；人类对于深空的（ＮＡＳＡＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＴｅａｍ，ＮＥＸＴ）按其执行的任探索方兴未艾，月球、火星、小行星等星体探测成为务，将空间机器人分为在轨操作机器人和星表探测当前热点，探测的深度和广度也达到了一个新的阶［１－２］机器

6、人两类，前者包括在轨组装、维护、检查和辅段，如机遇号火星车在火星上行程超过４０ｋｍ，探测助航天员活动等空间机器人，后者包括巡视移动、样时间已达１１年之久。此类航天活动，一方面涉及大收稿日期：２０１５－０８－１４；修回日期：２０１５－０９－１７作者简介：林益明，男，博士，研究员，北京空间飞行器总体设计部部长，空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室学术委员会主任，研究方向为空间飞行器总体设计、空间机器人系统。Ｅｍａｉｌ：ｉａｍｗｙｂ＠１６３．ｃｏｍ。２航天器工程２４卷［７］型复杂航天器的在轨组装与服务，另一方面涉及星地面遥操作技术进行了全面

7、而深入的验证。１９９７体表面大范围的巡视与探测。为确保任务的安全、年，日本发射了世界上第一个自由飞行机器人高效完成，空间机器人成为实现任务的主要工具和（ＥＴＳ－ＶＩＩ），并完成了空间目标抓捕、卫星模块更换［３］手段。等在轨操作技术验证工作。２００７年，美国通过［４］到目前为止，空间机器人已经在“国际空间站”、“轨道快车”项目也完成了类似的验证。“国际空月球探测和火星探测等任务中得到广泛而成功的应间站”的建设与运营需求有力地推动了空间机器人用；此外，国外还通过开展“轨道快车”（Ｏｒｂｉｔａｌ技术的发展，２００１年“国际空间站”遥控机械臂系统［３

8、］［４］Ｅｘｐｒｅｓｓ）、工程试验卫星－７（ＥＴＳ－ＶＩＩ）等在轨技术（ＳＳＲＭＳ）入轨，２００８年加拿大特殊用途灵巧机械验证项目，尝试利用空间机器人完成在轨故障卫