空間站里的那些機器人

隨著科學技術的發展，越來越多的機器人被設計和制造出來，進入人類生產和生活的各個領域。探索和利用太空的過程中，空間機器人同樣發揮了作用，代替或協助人類在太空中進行科學試驗、出艙操作、空間探測等活動。

最像宇航員的機器人：Robonaut2

為了減少宇航員們出艙行走時面臨的各種風險，美國國家航空航天局開發設計了名為“Robonaut2”（簡稱R2）的機器人。它的外觀與人類宇航員十分接近，其頭部和手臂與軀干相連。軀干既可以與能在微重力環境下工作的機械腿組合，完成國際空間站上的任務，又能與輪式底盤結合，變成像火星車那樣在行星表面移動的機器人，在行星探測與航天基地建設中承擔工作。

R2的“眼睛”是頭部的4個視覺攝像頭，每2個攝像頭組成一個視覺信息單元，其中一個單元工作，一個單元備用。R2還在“嘴部”周圍部署了15個紅外攝像機，以接收人眼不能感知的紅外信號，從而幫助機器人更準確地感知周圍的情況。

Robonaut2和宇航員

R2的手臂上安裝了兩只具備多達12個自由度的機械手，手臂本身還具有7個自由度，能完成相對復雜的動作。每根手指能施加的最大抓握力約為22N，手臂的最快移動速度為2m/s，遍布全身的350個傳感器能提供類似于人的觸覺的信息，不但能幫助R2有效地完成工作，還能確保其安全。R2的“大腦”是38個PowerPC型處理器。為了應對太空中可能讓芯片“死機”的高能粒子，這些芯片都采取了特別的防護措施。

2011年2月24日，R2乘坐“發現號”航天飛機到達國際空間站。為了循序漸進地完成測試，R2的軀干部分先被送達太空，腿部則被留在了地球。在完成靜止狀態的加電測試，確認各部分工作正常后，R2的腿部才被運上太空。

在國際空間站駐留期間，作為初步的試驗，R2進行的僅僅是在太空艙內打掃過濾器、清除塵土這些簡單的工作，并在2018年圓滿完成任務，被運回地球進行檢修和升級。

未來，它還將重返國際空間站，完成艙外行走等任務，并有可能成為宇航員們的太空醫生，在地面醫護人員的操作下為宇航員們提供專業的醫療服務。

飛船對接好幫手：加拿大機械臂

國際空間站上的機械臂雖然不具備與人接近的外觀，但由于它們能在操作人員的控制下協助航天員完成各類任務，因此也被劃入空間機器人的范疇。在國際空間站上，最有名的機械臂當屬由加拿大設計制造的第二代“加拿大臂”（Canadarm2）。

加拿大制造太空機械臂的歷史最早可以追溯到20世紀60年代末。為了在航天飛機上安裝一個能在貨艙中移動貨物或航天器的機械臂，美國國家航空航天局找到加拿大國家航天局，希望他們對核電站裝卸核燃料的機械臂進行改造，以供航天飛機使用。后來，加拿大臂在航天飛機上出色的表現使國際空間站同樣選擇了由加拿大設計制造的、功能更好的第二代加拿大臂。

加拿大臂牽引天鵝座貨運飛船與空間站對接

加拿大臂的長度為17.6m，能移動物體的最大質量可達116t。在國際空間站上，加拿大臂可協助航天飛機、貨運飛船等飛行器與國際空間站對接。此外，它還能利用國際空間站的骨架——綜合桁架結構在國際空間站上移動，從而能被部署到空間站的不同位置。

宇航員也可將自己連接在加拿大臂末端，借助加拿大臂在空間站外圍便捷地移動。為此，在加拿大臂上還設置了供宇航員存放工具和連接安全繩的裝置。

航天員的好伙伴：小型艙內機器人

去年，一臺名叫CIMON的人工智能機器人助理被部署在國際空間站上，開始協助宇航員工作。

CIMON由空中客車公司、德國航天中心（DLR）和IBM公司等企業與機構合作研發。由于太空中的失重環境，有著渾圓外觀的CIMON可以漂浮在空間站的座艙中，因此也被稱為“漂浮的大腦”。

CIMON與宇航員的交互通過天地聯動的方式進行。當宇航員和CIMON交談時，CIMON將宇航員的語音信息識別為文字信息，利用國際空間站與地面的通信鏈路將文字信息傳到IBM的云計算系統中，已經完成前期訓練的AI系統就運行在這臺計算機中。

AI將對宇航員的話語含義進行分析，判斷宇航員的意圖，并生成CIMON對宇航員的回應內容，傳回國際空間站。收到地面處理過的信息后，CIMON通過自己的屏幕和揚聲器向宇航員做出語音、圖像表情和內容的回應。

太空蜜蜂也是一種個頭不大的航員艙內助手。它的外形是一個邊長約32cm的立方體，質量約10kg。太空蜜蜂能通過自身的小型旋翼在空間站艙內自主移動飛行，執行不同的工作。當電量即將耗盡時，它還能自主尋找空間站內的專用充電位，為自己補充能量。

太空蜜蜂可以代替宇航員進行一些簡單重復的工作。對于地面控制人員來說，太空蜜蜂是他們在太空中的另一雙眼睛。他們只需坐在地面的控制室中，就能操控太空蜜蜂到達他們想要檢視的位置，通過太空蜜蜂傳回的視頻數據掌握空間站上的運行情況，監控科學試驗的進行。

以往，試驗新的航天技術往往要發射一顆專門的衛星，成本相當高，試驗周期也較長，而太空蜜蜂能為各類新技術提供低風險、低成本的前期試驗平臺。研究人員只需將相應技術的試驗裝置安裝到太空蜜蜂上，就能獲得在近地軌道上的真實試驗環境。一旦試驗中出現未曾預想的問題，宇航員可以立即動手幫忙解決。（據千龍網）

宇航員與人工智能機器人助理CIMON

太空蜜蜂工作情況想象圖