空间站里的那些机器人

随着科学技术的发展，越来越多的机器人被设计和制造出来，进入人类生产和生活的各个领域。探索和利用太空的过程中，空间机器人同样发挥了作用，代替或协助人类在太空中进行科学试验、出舱操作、空间探测等活动。

最像宇航员的机器人：Robonaut2

为了减少宇航员们出舱行走时面临的各种风险，美国国家航空航天局开发设计了名为“Robonaut2”（简称R2）的机器人。它的外观与人类宇航员十分接近，其头部和手臂与躯干相连。躯干既可以与能在微重力环境下工作的机械腿组合，完成国际空间站上的任务，又能与轮式底盘结合，变成像火星车那样在行星表面移动的机器人，在行星探测与航天基地建设中承担工作。

R2的“眼睛”是头部的4个视觉摄像头，每2个摄像头组成一个视觉信息单元，其中一个单元工作，一个单元备用。R2还在“嘴部”周围部署了15个红外摄像机，以接收人眼不能感知的红外信号，从而帮助机器人更准确地感知周围的情况。

Robonaut2和宇航员

R2的手臂上安装了两只具备多达12个自由度的机械手，手臂本身还具有7个自由度，能完成相对复杂的动作。每根手指能施加的最大抓握力约为22N，手臂的最快移动速度为2m/s，遍布全身的350个传感器能提供类似于人的触觉的信息，不但能帮助R2有效地完成工作，还能确保其安全。R2的“大脑”是38个PowerPC型处理器。为了应对太空中可能让芯片“死机”的高能粒子，这些芯片都采取了特别的防护措施。

2011年2月24日，R2乘坐“发现号”航天飞机到达国际空间站。为了循序渐进地完成测试，R2的躯干部分先被送达太空，腿部则被留在了地球。在完成静止状态的加电测试，确认各部分工作正常后，R2的腿部才被运上太空。

在国际空间站驻留期间，作为初步的试验，R2进行的仅仅是在太空舱内打扫过滤器、清除尘土这些简单的工作，并在2018年圆满完成任务，被运回地球进行检修和升级。

未来，它还将重返国际空间站，完成舱外行走等任务，并有可能成为宇航员们的太空医生，在地面医护人员的操作下为宇航员们提供专业的医疗服务。

飞船对接好帮手：加拿大机械臂

国际空间站上的机械臂虽然不具备与人接近的外观，但由于它们能在操作人员的控制下协助航天员完成各类任务，因此也被划入空间机器人的范畴。在国际空间站上，最有名的机械臂当属由加拿大设计制造的第二代“加拿大臂”（Canadarm2）。

加拿大制造太空机械臂的历史最早可以追溯到20世纪60年代末。为了在航天飞机上安装一个能在货舱中移动货物或航天器的机械臂，美国国家航空航天局找到加拿大国家航天局，希望他们对核电站装卸核燃料的机械臂进行改造，以供航天飞机使用。后来，加拿大臂在航天飞机上出色的表现使国际空间站同样选择了由加拿大设计制造的、功能更好的第二代加拿大臂。

加拿大臂牵引天鹅座货运飞船与空间站对接

加拿大臂的长度为17.6m，能移动物体的最大质量可达116t。在国际空间站上，加拿大臂可协助航天飞机、货运飞船等飞行器与国际空间站对接。此外，它还能利用国际空间站的骨架——综合桁架结构在国际空间站上移动，从而能被部署到空间站的不同位置。

宇航员也可将自己连接在加拿大臂末端，借助加拿大臂在空间站外围便捷地移动。为此，在加拿大臂上还设置了供宇航员存放工具和连接安全绳的装置。

航天员的好伙伴：小型舱内机器人

去年，一台名叫CIMON的人工智能机器人助理被部署在国际空间站上，开始协助宇航员工作。

CIMON由空中客车公司、德国航天中心（DLR）和IBM公司等企业与机构合作研发。由于太空中的失重环境，有着浑圆外观的CIMON可以漂浮在空间站的座舱中，因此也被称为“漂浮的大脑”。

CIMON与宇航员的交互通过天地联动的方式进行。当宇航员和CIMON交谈时，CIMON将宇航员的语音信息识别为文字信息，利用国际空间站与地面的通信链路将文字信息传到IBM的云计算系统中，已经完成前期训练的AI系统就运行在这台计算机中。

AI将对宇航员的话语含义进行分析，判断宇航员的意图，并生成CIMON对宇航员的回应内容，传回国际空间站。收到地面处理过的信息后，CIMON通过自己的屏幕和扬声器向宇航员做出语音、图像表情和内容的回应。

太空蜜蜂也是一种个头不大的航员舱内助手。它的外形是一个边长约32cm的立方体，质量约10kg。太空蜜蜂能通过自身的小型旋翼在空间站舱内自主移动飞行，执行不同的工作。当电量即将耗尽时，它还能自主寻找空间站内的专用充电位，为自己补充能量。

太空蜜蜂可以代替宇航员进行一些简单重复的工作。对于地面控制人员来说，太空蜜蜂是他们在太空中的另一双眼睛。他们只需坐在地面的控制室中，就能操控太空蜜蜂到达他们想要检视的位置，通过太空蜜蜂传回的视频数据掌握空间站上的运行情况，监控科学试验的进行。

以往，试验新的航天技术往往要发射一颗专门的卫星，成本相当高，试验周期也较长，而太空蜜蜂能为各类新技术提供低风险、低成本的前期试验平台。研究人员只需将相应技术的试验装置安装到太空蜜蜂上，就能获得在近地轨道上的真实试验环境。一旦试验中出现未曾预想的问题，宇航员可以立即动手帮忙解决。（据千龙网）

宇航员与人工智能机器人助理CIMON

太空蜜蜂工作情况想象图