우리는 과거 우주개발에서 우주비행사들이 달에 오르는 것, 선실 밖에서 고장 위성을 잡는 것, 우주에서 허블 망원경을 수리하는 것과 같은 기적을 많이 만들었다는 것을 알고 있습니다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 우주명언) 하지만 이 활동들의 비용이 얼마인지는 알 수 없다. 미래의 우주 개발 및 활용에 대한 전망은 밝지만 거대하고 복잡한 생명보장시스템, 환경통제시스템, 물자공급시스템, 구명시스템 등이 필요하다. 그리고 이 시스템들은 모두 비싸다. 과학자들에 따르면 영구 유인 우주 정거장의 생명보장시스템, 생활시스템, 우주원외활동시스템의 부피는 핵심 선실의 총 부피의 약 16%, 전력 소비량은 우주 정거장의 총 전력 소비량의 25 ~ 38%, 개발비용은 총 지출의 20% 를 차지할 것으로 전망된다. 또 우주비행사의 우주 활동을 보장하기 위해 우주비행사당 하루 50 만 ~ 654.38+0 만 달러를 지출해야 한다는 전망도 있다.
이러한 관점에서 볼 때, 우주 개발은 지상 공장처럼 수천 명의 엔지니어링 기술자를 우주로 파견하여 각종 우주 재료 가공, 우주 생산, 우주 조립, 우주 수리 등의 작업에 종사해서는 안 된다. 유일한 해결책은 대량의 로봇을 개발하여 인간을 대신하여 노동력의 주력, 우주비행사의 유능한 조수로 만드는 것이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 우리는 인체로 우주 로봇을 형상적으로 비유할 수 있다. 로봇은 인간의 사지와 몸과 같다. 그들은 각종 과중한 일을 하는데, 인간의 기능은 뇌, 지휘, 모든 기계 활동을 감시하는 것과 같다. 우주 과학 기술 산업이 가장 높은 생산성과 가장 낮은 운영 비용을 확보하기 위해 가장 효과적인 방법 중 하나는 인간의 감독하에 로봇과 고도로 자동화된 시스템을 결합하여 매우 안정적이고 효율적인 인간-기계 혼합 시스템을 형성하는 것입니다.
우리 모두 알고 있듯이, 로봇은 보편적인 기계 시스템이다. 인간과 마찬가지로 알 수 없는 환경 조건 하에서 다양한 임무를 미리 완수할 수 있으며 외부 환경에 대한 인식, 추리, 판단 및 의사 결정 기능을 제공합니다. 그러나 사람들은 우주 환경이 지상 환경과 매우 다르기 때문에 모든 로봇이 우주에서 일할 수 있는 것은 아니라는 것을 오래 전부터 알고 있었다는 점을 지적해야 한다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 우주명언) 우주 로봇은 미세 중력, 고진공, 극저온, 강한 방사선, 조명차 환경에서 작동하기 때문에 지상 로봇과는 매우 다르다. 무중력 상태에서는 가속도가 그리 크지 않으면 가느다란 손도 거대한 물건을 움직일 수 있다. 예를 들어, 우주 왕복선의 리모콘 로봇은 복합 재료로 만든 6 자유도 로봇, 길이 15 미터, 무게 400kg 입니다. 비록 그것은 지상에서 매우 허약하지만, 심지어 자신의 체중조차 들 수 없다. 그러나, 그것은 우주에 도착했을 때 수십 톤의 하중을 들 수 있다. 그러나 모든 일에는 장단점이 있다. 무중력 상태에서는 물체를 조금만 밀면 바로 날아가 조작에 많은 불편함, 특히 시각적 인식을 가져다 준다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 무중력, 무중력, 무중력, 무중력, 무중력, 무중력, 무중력) 예를 들어, 바닥에서는 작업대에 배치된 물체가 항상 고정 표면에서 시각 렌즈를 향하는 반면, 공간에서는 부동 가공소재가 모든 방향의 렌즈를 향할 수 있습니다. 이런 식으로 우주 로봇에는 3 차원 시각 시스템과 특수 식별 코드가 있어야 물체와 그 방향을 식별할 수 있다. 또한 손가락은 잡을 방향의 물체를 유연하게 선택할 수 있어야 하며, 접근, 터치, 슬라이딩, 힘 등의 지능형 센서를 갖추고 있어 시각 시스템에 맞춰 운영 작업을 수행할 수 있어야 합니다. 무중력 상태에서는 로봇 자체를 포함한 모든 물체가 떠 있기 때문에 우주 로봇은 다팔이어야 한다. 한 홀더는 팔로 프레임 멤버를 받쳐 자신을 안정시키고, 한 로봇은 가공소재를 받치고, 다른 로봇은 조작 임무를 완수하는 데 사용한다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 고진공 상태에서 우주 로봇의 활성 관절은 지상 로봇과 본질적인 차이가 있다. 고진공 상태에서 금속 냉간 용접 문제를 해결하기 위해 고체 윤활이 필요합니다. 우주 속의 미세 중력 환경 때문에 로봇 팔의 역학 방정식은 지면과 매우 다르기 때문에 우주 로봇은 특수한 로봇이다.
흥미롭게도, 우주에서 일하도록 선택된 우주 로봇은 우주 환경에 적응할 수 있을 뿐만 아니라 작고 가벼우며 유연해야 합니다. 높은 지능, 모든 기능, 다중 암; 마이크로 전력 소비, 긴 수명, 높은 신뢰성. 우주에서 우주 로봇의 주요 임무는 공간 건설과 조립이다. 위성 및 기타 우주선의 유지 보수 및 수리 우주 생산과 과학 실험.
공간 건설과 조립은 공간 로봇의 주요 임무, 특히 공간 건설의 초기 단계이다. 라디오 안테나 및 태양 전지판 설치, 대형 트러스 및 선실 조립과 같은 일부 대형 구조 부품은 공간 로봇과 불가분의 관계에 있습니다. 우주 로봇은 대형 부품의 취급, 부품 간의 연결 및 고정, 독성 또는 위험물 처리와 같은 일련의 작업을 수행합니다. 우주 건물의 절반 이상이 선외 활동을 할 수 있는 로봇에 떨어질 것으로 추산된다. 선외 활동 로봇은 말단 기계의 손에 고급 리모컨이 있어 다팔 작업을 할 수 있고 공구대와 공급트레이가 장착되어 있는 것이 특징이다. 현장의 컴퓨터와 전문가 시스템은 각종 시공 임무를 완수하는 작업 지침을 제공한다.
우주 활동이 심화됨에 따라 우주에는 인류의 재산이 점점 더 많아질 것이다. 세계의 많은 국가들이 우주에 많은 우주선을 발사했는데, 그중 인공위성은 약 90% 를 차지한다. 일단 이 위성들이 고장나면, 그것들을 버리고 새로운 위성을 발사하는 것은 비경제적이다. 둘째로, 그것은 우주 쓰레기를 증가시켰기 때문에, 우리는 그것들을 고치려고 노력해야 한다. 우주 로봇은 고장난 위성을 궤도에서 회수하여 우주정거장으로 가지고 가서 복구한 다음 보조 로켓이나 궤도 기동 항공기를 사용하여 복구된 위성을 다시 우주궤도에 올려놓는다. 일부 우주선이 우주 정거장으로 돌아가 수리할 수 없다면, 대부분 지능형 로봇을 사용하여 자유 항공기에서 임무를 수행하거나, 일부 부품을 분해하거나, 용접 부품을 자르는 경우가 많다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 사실, 많은 우주선들은 작업 수명을 연장하기 위해 사진 필름, 질소, 연료, 냉각수 등 소모된 재료를 지속적으로 보충해야 합니다. 이 재료들 중 일부는 독이 있고, 어떤 것은 부식성이 강하고, 어떤 것은 저온으로 얼어서 무중력 상태에서는 처리하기 어렵다. 선외 서비스 로봇을 파견하여 이러한 임무를 수행하는데, 경제적이면서 안전하기 때문에 두 세계의 장점을 모두 가지고 있다고 할 수 있다. 선외 서비스 로봇은 전방향 안테나를 가지고 우주 정거장과 통신을 유지한다. 또한 표적을 탐색하고 식별하기 위한 레이저 레이더와 컬러 입체 시각 시스템을 갖추고 있습니다. 또한 로봇의 손가락에는 촉각 센서, 슬라이딩 센서 및 근접 센서가 장착되어 있으며 손목 팔에는 강력한 센서가 장착되어 있어 작동의 유연성과 정확성이 향상됩니다. 업무에 필요한 도구와 부품은 휴대할 수 있다. 필요한 경우 제트 배낭을 타고 우주 정거장을 떠나 다양한 임무를 수행할 수 있다.
선내 로봇은 주로 과학부하를 위해 봉사하기 때문에 실험의 요구에 따라 로봇을 선택해야 하는데, 선택할 수 있는 품종이 많다. 비상 및 수리 작업뿐만 아니라 반응물 추가, 수확물, 중간 샘플링 분석, 다양한 샘플 수집 등의 일련의 작업도 수행합니다. 선내 로봇의 존재는 우주비행사의 노동 강도와 긴장도를 크게 떨어뜨려 우주비행사가 출항할 때 대역으로 작업에 참여할 수 있다. 과학자들이' 거미왕' 이라고 명명한 작은 선내 로봇이 8 개의 케블라 밧줄을 통해 로봇의 작업 환경에 연결되어 있다. 이 케블라 밧줄은 거미 왕의 몸 구석에서 작업 공간의 접점까지 뻗어 있다. 로봇은 특정 로프의 장력을 늘리거나 줄여 작업장 전체에서 이동할 수 있으며 위치 정확도와 반복률이 놀라울 정도로 높습니다.
따라서 우주 로봇은 안전성을 높이든 생산성과 경제적 효율성을 높이든 우주 과학 기술 산업의 생산 활동에서 헤아릴 수 없는 역할을 한다. 우주 활동이 깊어짐에 따라 우주 로봇은 반드시 새로운 발전을 얻게 될 것이다. 가까운 장래에, 인간이 달에 돌아가 화성으로 날아가서 태양계를 벗어나면 우주 로봇은 새로운 모습으로 그 엄청난 위력을 드러낼 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 과학명언)
학습점
콘스탄틴 치올코프스키
치올코프스키는 현대 우주학의 창시자이다. 그는 먼저 로켓을 이용한 성간 통신, 인공위성 제조, 근지궤도역 제조 가능성을 논증하며 우주비행과 로켓 제조의 합리적인 경로를 지적하고 로켓과 액체 엔진 구조에 대한 일련의 중요한 엔지니어링 기술 해결책을 찾았다. 그는 명언을 가지고 있다: "지구는 인류의 요람이지만, 인류는 영원히 요람에 묶일 수 없다."