世界各国空间机器人的发展历史与现状分散机

空间机器人是在20世纪70年代由美国和加拿大最先开始研究的。第一个空间机械臂是由加拿大研发并于1981年上天服务。随后美国、德国、日本等国家也陆续研发并在轨演示了一些空间机械臂。我国空间机器人研究起步较晚，第一个在轨演示的机械臂是在2014年上天的，比西方国家晚了30多年。下面由小编为大家介绍世界各国空间机器人的发展历史与现状。历史上第一个空间机器人是加拿大为美国的航天飞机研制的，它是一个6自由度15米长的机械臂，俗称“加拿大臂”（Canadarm）。20世纪80年代初，它就开始上天工作，负责从美国的航天飞机上装卸载荷、抓捕漂浮载荷、检测航天飞机的隔热外层以及为宇航员提供活动平台等工作。直至2011年随航天飞机的退休而停止工作，五条相同的机械臂在天上共完成34项不同的任务，包括协助宇航员维修哈勃望远镜。20世纪90年代，加拿大又研发了两个空间机器人，一个是加拿大二臂（又称SSRMS或Canadarm2）主要用于组装国际空间站，另一个是加拿大灵巧臂（又称SPDM或DEXTRE）用于维修空间站。与之前的加拿大臂相比，这两个新机器人都有冗余自由度，可以优化任务轨迹，它们的控制系统和许多别的方面，如使用寿命也远强于加拿大臂。虽然灵巧机械臂有两个臂，但还不能像人的双臂一样协同操作，只能一个臂操作另一个臂处于自由状态或抓住空间站不动。组装国际空间站时，需要从航天飞机上卸下空间站模块，再把它对接到空间站上，这就要求加拿大臂和加拿大二臂协同工作。加拿大二臂有17.6米长，足以在安全范围内抓捕美国的航天飞机和日本的运货飞行器HTV，也足以组装最大的空间站模块。日本研发的6自由度空间站机械臂JEMRM，在2008年运送到国际空间站，其主要工作是帮助照料空间站舱外的科学实验。那个机械臂只有9.9米，因此抓捕和对接日本的货运飞船HTV的任务仍需由加拿大二臂承担。欧洲航天局也研发了一个11米长7自由度的空间站机械臂（ERA），但由于多种原因，该机械臂直到2017年才能进入国际空间站，用于空间站的辅助维护工作。我国的空间站机械臂长10.5米，有七个自由度，主要用于抓捕飞船和组装空间站的工作，预计2019年发射上天。我国还在研发一个小型的空间站机械臂，5米左右，主要负责舱外科学实验的照料和空间站的维护工作。美国国防高级研究计划局于2007年在“轨道快车计划”（Orbital Express）中，演示了一个6自由度3米长的机械臂在轨抓捕一颗漂浮卫星并为该星加注燃料、更换部件和维修等典型的在轨服务操作。美国随后又在“凤凰计划”（Pheonix）等几个项目中继续研发在轨服务机械人技术，旨在在轨维修故障卫星和从报废的卫星上回收零部件进行再利用。同时，美国也正在研究小卫星的抓捕与变轨技术。他们认为，未来小卫星很可能会撞击地球，从而对地球和人类造成威胁。因此，他们已开始研究追踪与抓捕小卫星的方法以及改变小卫星运行轨迹的路径，以便将来需要时，可避免人类灾难。