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編者語： 如果相關部門對我國空間機器人計劃實施的目標定位比較得當，我相信該計劃會取得圓滿成功。

近，“空間機器人”一詞頻頻見諸報端。

 

在11月9日閉幕的第七屆中國國際航空航天博覽會上，中國航天科技集團公司的相關負責人透露，2013年我國探月二期工程將向月球發射軟著陸器和月球車，而月球車的學名就是“月球探測遠程控制機器人”。

 

此前，在深圳舉行的第十屆中國國際高新技術成果交易會上，中國工程院院士蔡鶴皋展示了我國正在研制的空間機器人的局部圖像。據他介紹，我國將于2011年左右發射一顆衛星，衛星上有空間機器人的機械臂操作程序。如果此次空間機器人機械臂實驗成功，它將成為我國首個送入太空的機器人。

 

“目前我國空間機器人前期研制工作已經告一段落，初步具備了利用空間機器人在外太空開展科學研究的能力。”北京航空航天大學空間機器人實驗室負責人丁希侖教授在接受《科學時報》采訪時表示：“未來3到5年，將是該領域技術攻關的重要階段，需要凝聚全國從事相關研究的優勢力量，共同打響攻堅之戰。”

 

 

英國科幻小說作家亞瑟·克拉克有句名言：“在宇宙中人類并不孤獨。”對這句話，丁希侖有自己的理解。

 

在他看來，雖然人類探索地球以外的宇宙空間的旅程是充滿危險和挑戰的，但同時也是機器人發揮作用的佳場所。

 

以月球為例。由于月球沒有大氣層，溫度的變化全由陽光直接決定，所以日間高溫度可達150℃，而夜間則會降至-180℃，晝夜溫差高達330℃，是一個的“冰火兩重天”。而且，月球每天都會直接面對新星與太陽風暴等大量宇宙射線，而當宇宙射線擊中月球表面時，會引發微型的核反應，其結果就是月球表面也產生大批危險的次級輻射。此外，月球重力僅為地球的1/6，這使得月球表面的土壤遠比地球上松軟，月球上的行走遠比地球上容易打滑。丁希侖認為，在這種與地球截然不同的環境中，雖然人類很難自如活動，但機器人卻可以幫助人類實現目標。

 

“空間機器人將在人類探索和開發外空間過程中發揮重要的作用。”丁希侖說。據悉，空間機器人按用途主要分為星球（月球、火星等）探測機器人和空間站應用機器人。而空間站應用機器人又可細分為空間艙外（作業）服務機器人（包括基座可固定于空間站外的機械臂、自由飛行的空間機器人和自由飄浮的空間機器人）和空間艙內（作業）服務機器人。丁希侖告訴記者，空間機器人可以在太空惡劣的環境下代替人類完成危險和難以完成的任務，如探索火星和水星等行星，搭建空間站，進行太空實驗和空間飛行器、衛星、太空望遠鏡等的維修和維護任務，甚至保衛太空安全等。

 

不過，“空間機器人和地球上的機器人有很大差別”，丁希侖表示：“重要的一點，就是它要適應所處的宇宙空間的環境，這也是空間機器人研制中所面臨的大挑戰。”

 

 

丁希侖告訴記者，我國對空間機器人的研究和探索始于上世紀90年代，國家科技計劃中有專門的經費投入進行空間機器人預先研究。隨著我國探月工程計劃和未來空間站計劃的實施，相關的預研工作也于2000年后陸續展開，現在有一些（月球車、空間站應用機器人等）初始樣機問世，許多關鍵技術已獲突破，逐漸進入工程樣機研制階段。

 

就范圍而言，美國在空間機器人研制方面處于地位，如美國的勇氣號和機遇號火星探測車。俄羅斯在這方面的實力也非常強，其（蘇聯）研制的登月機器人 Lunokhod1于1970年成功登陸了月球。加拿大在空間機械臂的研究上具有的水平，如加拿大為國際空間站研制的大型機械臂。歐洲航空局在空間站應用機器人和星球探測機器人的研究上也具有很高的技術水平。

 

“我國經濟條件、科技條件的改善以及系列大型航天計劃的實施，帶動空間機器人的研究從20年前的淺層次理論階段發展到現在的空間實用研究階段。”丁希侖說。他認為，當今，國家之間展開了激烈的航天競爭，發展空間機器人在一定程度上也是一個國家科技實力的體現。我國在空間機器人的研制方面還處于起步階段，但起點較高。神舟系列飛船試驗和月球探測一期的成功，表明我國的航天器推進技術水平和遙感、遙測等通信技術水平有較大的提高。

 

不過，丁希侖也認為，我們在技術水平上與美國、俄羅斯和歐洲有一定的差距，主要反映在硬件研制的技術水平較低，如機器人在惡劣空間環境下的驅動系統、傳感與控制系統、能源以及通信系統等。此外，從事相關研究的科研隊伍尚未形成規模，整體實力和水平以及相關的實驗條件和經驗還存在不足。

 

 

“空間機器人未來的發展主要有3大方向，即機器人對空間環境的適應性和智能性的提高、多機器人發展以及機器人能源研究等三個方面，其中尤以多機器人的發展為著重點。”丁希侖說。

 

丁希侖告訴記者，把多個小機器人放到地球以外的星球表面去，它們之間可以互相配合、互相通信，提高探測和作業效率。而且，如果其中一個機器人出現了問題，也不會影響整體計劃的執行。此外，機器人相互之間還可以作些維修。丁希侖還認為，把一個大的復雜的機器人的功能分到其他多個小機器人上，還可以在一定程度上降低航天探測的風險。

 

據了解，丁希侖和他的研究團隊在十年前開始空間站作業機器人的關鍵技術研究，并搭建了面向空間站應用的冗余度雙臂空間機器人協調操作實驗平臺。2002年，他們開始輪腿式新型星球探測機器人的研究，并已針對星球探測的復雜未知環境，開展了輪腿復合式多足機器人系統組織的結構設計、機械本體設計、傳感與控制、通信、能源與溫控、信息技術科學等多項關鍵技術研究。目前，他們已經與意大利米蘭理工大學合作完成了原理樣機設計制作、月壤鉆探采樣器的設計、機器人系統通信與控制系統軟硬件的實現，進行了各種試驗和初始樣機試驗等。截至記者采訪時，他們已進行到第三代樣機的加工制作階段。

 

“空間技術的發展離不開空間機器人，空間機器人將在我國未來的空間計劃實施中發揮重要作用。”談到我國空間機器人未來的發展，丁希侖告訴記者，下一步我國空間機器人的工程樣機研制和試驗任務依然非常緊迫。未來3到5年是重要階段，需要凝聚全國從事相關研究的優勢力量打響空間機器人研制的技術攻堅戰，并建立由航天企業牽頭、國內相關行業主要科研院所積極參與的空間機器人研究隊伍。

 

“如果相關部門對我國空間機器人計劃實施的目標定位比較得當，我相信該計劃會取得圓滿成功。”丁希侖說。

 

歐姆龍傳感器專欄:http://www.zouyunfu.com/t.html