硬核科普 | 中国空间站的航天员还没去？太空机器人先行一步( 二 ) _太空知识

国际空间站移动服务系统（Mobile Servicing System,MSS）是国际空间站上最复杂的机器人系统，由移动基座系统（MBS）、空间站遥控机械臂（SSRMS）、末端灵巧机械手（SPDM）及移动传输器（MT）４个部分组成）。 MSS的主要任务是辅助空间站在轨组装、大型负载搬运、ORU更换、航天员舱外活动辅助、空间站辅助维修等。

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MMS 组成示意图
SSRMS机械臂（也被称作Canadarm2）于2001年由宇航员在轨安装， 7个自由度，在太空可以实现类似人类手臂的运动能力， 3-1-3构型形式，展开长17.6 m，末端定位精度65mm，负载116000 kg 。 SSRMS配置了4台相机，分别安装于肘部臂杆两端及末端两端。机械臂两端均安装锁合末端效应器，具备“尺蠖”式的跨步移动能力，可覆盖较大的工作范围。

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宇航员在Canadarm2的末端（来源：Wikipedia）
灵巧机械手SPDM于2008年发射进入国际空间站，包含一个躯干和两个机械臂，机械臂7自由度，展开长度约3 m，末端定位精度可达到13 mm；末端安装载荷更换工具，可配备多种不同类型的操作工具，具备开展一些精细操作的能力。

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SPDM（来源：Wikipedia）
2011年， NASA和加拿大航天局利用SPDM合作开展了机器人燃料加注演示任务，实验中灵巧机械臂SPDM利用特制的工具，演示了全套的卫星维修和燃料加注任务。

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机器人在轨加注任务
日本实验舱机械臂JEMRMS是安装于国际空间站日本实验舱的机器人系统，于2009年随JEM在轨组装完成。 JEMRMS由主臂、小型灵巧臂和控制站组成。

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日本实验舱机械臂的主臂及小型灵巧臂
主臂展开长度10m， 6自由度，臂杆采用碳纤维加强材料，肘部及腕部配置视觉相机，末端效应器可抓取国际空间站通用抓取接口PDGF，末端定位精度50mm，其末端工具上配置了力／力矩传感器可用于柔顺操作，主要功能为物资搬运和ORU更换。小型灵巧臂展开长度2m， 6自由度，末端定位精度10mm，相对与主臂可执行更灵巧的操作，主要功能为舱外暴露载荷照料。小臂工作时由主臂抓取接收能源和数据，并形成串联宏微机械臂协同工作。
以上介绍的均为舱外工作机器人，国际空间站舱内工作机器人目前包括Robonaut2、KIROBO、Skybot F-850等。
2011年NASA与通用公司GM联合研制的第二代机器人宇航员R2（Robonaut2）进入国际空间站，主要开展了任务面板上操作验证。

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机器人宇航员R2在国际空间站
R2在形体上具有头部、颈部、躯干、双臂、多指灵巧手等人类特征，全身共42个自由度，其中包括3自由度颈部、2个7自由度的手臂、2个12自由度的五指灵巧手以及1自由度腰部，可达到类人的工作能力；集成了视觉相机、红外相机、六维腕力传感器、接触力传感器、角度及位移传感器等约300多个传感器，是典型多传感器集成的复杂系统。 R2在2014年配置了双腿，腿的末端配置扶手抓取工具，使之具备出舱服务移动能力。