北理工机电学院蒋志宏团队：空间智能机器人技术综述 | SPACE导读

空间智能机器人技术

研究现状及发展趋势综述

空间智能机器人是空间探索和空间资源利用的重要途径，更是空间自动化技术发展的重要趋势。以2021年天和核心舱成功发射为起点，我国正逐步建造大型、长期在轨运行的国家空间实验室，进而发展为中国空间站，这对空间智能机器人的发展提出了更高要求。但是，微重力、复杂光照、强辐射等空间环境因素给空间机器人在大范围稳定运动、高精度灵巧操控以及精密感知和测量等方面的研究带来了新的挑战。在Space: Science & Technology (《空间科学与技术》)新发表的文章中，北理工机电学院的蒋志宏团队面向空间机器人应用的三大主战场——空间站建设、航天器在轨维护、空间大型结构在轨组装，回顾了空间智能机器人的发展历程，并分析了核心技术的发展趋势。

首先，作者聚焦了以空间站为对象的智能机器人技术，系统梳理了国内外空间机械臂及人形机器人的发展历程。在此基础上，总结了制约空间人形机器人发展的两大难题：

第一，由于人形机器人在微重力环境下的运动机制与地面上的运动机制存在巨大差异，如何实现机器人操控的参数化表征并发展具备空间环境自适应能力的运动规划与控制理论，是亟待解决的关键科学问题之一；

第二，高效的机器视觉系统是机器人操控的前提，但空间光照环境特殊、阴影区和光照区的强烈反差、高能粒子射线等复杂空间环境对图像滤波、辨识和高精度定位带来了更大挑战。

然后，通过系统调研面向卫星在轨维护任务的空间机器人技术，分析了面向空间合作目标的“轨道快车”（Orbital Express）和面向空间非合作目标的“凤凰计划”（Phoenix Spacecraft Servicing Program）等项目，总结了在轨维护领域亟待发展的五项关键技术：高精度刚柔耦合机械臂设计，精密安全灵巧操控技术、多机器人协同控制技术、工具包系统设计和工具快速切换技术、卫星模块化集群设计。

最后，围绕面向空间大型结构在轨组装的智能机器人技术，对Skyworker机器人、SpiderFab项目、詹姆斯韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope）、空间太阳能电站（Space-based Solar Power Station）等开展了系统调研和分析，总结了在轨建造质量重、尺度大、复杂度高空间结构所需的关键技术：大惯量载荷处置技术、大范围快速机动快速稳定技术、微纳尺度空间测量技术等。

原文链接

https://spj.sciencemag.org/journals/space/2022/9832053/

引用格式

Zhihong Jiang, Xiaolei Cao, Xiao Huang, Hui Li, Marco Ceccarelli, "Progress and Development Trend of Space Intelligent Robot Technology", Space: Science & Technology, vol. 2022, Article ID 9832053, 11 pages, 2022. https://doi.org/10.34133/2022/9832053

官网链接

https://spj.sciencemag.org/journals/space/

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