空间机器人的若干前沿领域:研究进展和关键技术

戴振东(南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所，南京210016)



空间机器人的若干前沿领域:研究进展和关键技术

戴振东
(南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所，南京210016)

摘要:基于空间环境和在轨任务的特殊性导致的空间机器人不同于地面机器人的特点，讨论了面向航天产业的核心技术路线图的确定方法，论述了航天员心理陪护机器人的要求和研究方法，重点分析了非合作目标捕获过程面临的非线性碰撞接触动力学等前沿科学问题和冲击载荷下空间漂浮系统的稳定控制等关键技术；并针对未来空间装备巨型化趋势，介绍了大型机械臂研制、多机器人协调和大延迟下对机器人系统智能化的研究进展。

关键词:在轨服务；非合作目标捕获；航天机器人；航天员陪护；多机器人协调

1　引言

空间机器人是为适应航天任务的变化而发展起来的，涉及空间站建设维护、在轨服务、航天员作业辅助到对非合作目标作业的各个方面[1-2]。1992年我国启动了载人航天工程，已成功实现5次无人飞船飞行和5次载人飞行，掌握了载人天地往返、航天员出舱活动和空间交会对接相关的核心技术，奠定了空间站建造的基础能力。2010 年9月国家批准载人空间站工程，随着工程的进展，未来空间站检测维护、航天员作业辅助等任务，对空间机器人提出了新的技术需求[3]。此外，随着我国高价值航天器的发射、在轨运行，受燃料耗尽、空间碎片和故障等的影响，这些空间资产的维护和能力保障必将成为提高航天效率、保障航天器能力的重要议题。……