空间机器人发展现状与思考.pdf

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1、第24卷第5期航天器工程V01．24No．5111i生!!旦墨里垒曼兰垦壁垒里!垦堕鱼!堕垦兰堡!盟鱼!空间机器人发展现状与思考林益明1’2李大明1’2王耀兵1’2王友渔1’2(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

2、空间机器人未来发展应关注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—8748．2015．05．001CurrentStatusandAnalysisofSpaceRobotLINYimin91’2LIDarnin91’2WANGYaobin91'2WANGYouyul’2(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2Beijin

3、gKeyLaboratoryofIntelligentSpaceRoboticSystemsTechnologyandApplications，Beijing100094，China)Abstract：Thispaperintroducesbasicconceptanddevelomentprocessofspacerobots，ontheba—sisofcurrentstatusreviewofChinesespacerobots，researchanddevelopmentofChinesespacestation

4、manipulator。Chang’e一3lunarroverandChang’e一5samplingmanipulatorareintroducedindetail．Inreferenceoftheexperiencesandlessonslearnedintheengineeringandtechnologyde—velopment，severalkeyproblemsinfutureworkareconcluded．Keywords：spacerobot；currentdevelopmentstatus；deve

5、lopmentanalysis1引言空间机器人是在太空中执行空问站建造与运营支持、卫星组装与服务、行星表面探测与实验等任务的一类特种机器人。美国航空航天局探索小组(NASAExplorationTeam，NEXT)按其执行的任务，将空间机器人分为在轨操作机器人和星表探测机器人两类口。2]，前者包括在轨组装、维护、检查和辅助航天员活动等空间机器人，后者包括巡视移动、样品采集、科学测量和辅助航天员探测等各类机器人。随着人类空间探索活动的不断深入，航天器的规模和复杂程度达到了前所未有的程度，如“国际空间站”(ISS)包括13

6、个舱段、历时10余年才在轨组装而成，而未来空间太阳能电站的建设需在轨构建尺寸达到千米级的大型空间设施；人类对于深空的探索方兴未艾，月球、火星、小行星等星体探测成为当前热点，探测的深度和广度也达到了一个新的阶段，如机遇号火星车在火星上行程超过40km，探测时间已达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：201509—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

7、人系统。Email：iamwyb@163．tom。航天器工程24卷型复杂航天器的在轨组装与服务，另一方面涉及星体表面大范围的巡视与探测。为确保任务的安全、高效完成，空间机器人成为实现任务的主要工具和手段。到目前为止，空问机器人已经在“国际空间站”、月球探测和火星探测等任务中得到广泛而成功的应用；此外，国外还通过开展“轨道快车”(OrbitalExpress)L3J、工程试验卫星7(ETS-VII)n1等在轨技术验证项目，尝试利用空间机器人完成在轨故障卫星的维修和服务，进一步将空间机器人的应用范围扩展到在轨服务领域。因此

8、，采用空间机器人代替或协助航天员执行空间任务，不仅是未来空间任务之必需，同时在成本、效率等方面也具有突出的优势口]。本文对空间机器人的发展历程进行回顾，简述我国空间机器人的研制情况和研究成果，探讨未来空间机器人的发展需求和发展趋势，在此基础上对空间机器人后续发展需重点关注的技术问题给出了建议。空间机器人的主要特点空间机器人是在太空