天天微速讯：载人机器人防护服

2023-06-24 11:05:14 来源：哔哩哔哩

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载人机器人防护服

载人机器人（robots）是一种利用计算机技术和传感器技术，通过控制机器人的运动和操作来模拟人类手臂和腿的重复运动，进而执行特定任务的机器。载人机器人分为工业机器人和服务机器人，后者包括服务机器人、家用服务机器人等。载人机器人在人类日常生活中有着广泛应用，例如，在医疗、教育、商业及娱乐等领域都能看到它的身影。但由于载人机器人功能复杂、人机交互频繁、环境不确定性大，因此对其研制提出了较高要求。其中，作为载人机器人主要防护装备的载人机器人防护服（简称载人服）就是在载人机器人研制过程中面临的重要挑战。

1、背景

载人服是载人机器人的主要防护装备，其功能包括：隔绝空气中的氧气、防止空气中的细菌进入人体、隔离尘埃以及避免人体与机器接触产生污染。其中，隔绝氧气是载人服最主要的功能，氧气是保证人体正常生理活动的物质基础，而尘埃对人体有潜在的危害。根据美国宇航局（NASA）研究表明，如果宇航员在太空环境中暴露于尘埃中，就会引发各种呼吸系统疾病和心血管系统疾病。在太空微重力环境下，宇航员呼吸和循环系统功能也会受到影响。所以，研究人员研制出了一种具有良好透气性和对尘埃防护功能的载人服。研究表明，这种载人服可使宇航员呼吸更顺畅、对尘埃防护更充分。

2、国内外研究现状

载人服是载人机器人在执行任务过程中的重要保障，国内外学者对其开展了大量研究，主要包括：美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）等。近年来，随着中国载人航天事业的飞速发展，我国也积极开展载人服研究工作，并取得了一定成果。例如，我国载人航天工程办公室委托中国科学院空间应用工程与技术中心研制了“天问一号”火星探测器的舱内航天服（简称“问天服”）；上海交通大学研制了可供中国空间站航天员使用的“问天服”；哈尔滨工业大学研制了可供中国空间站航天员使用的“问天服”等。

3、技术挑战

载人服的技术挑战主要包括两个方面，一方面是要保证其功能安全可靠，另一方面是要满足人机交互需求。在功能安全可靠方面，载人服需要具有良好的柔韧性，能够在各种姿态下灵活运动，具备高刚度、强防护性能的同时，具备较好的人机交互性。由于载人服需要对人体皮肤进行全覆盖式防护，因此其在结构上需要考虑到人体结构特点。同时，由于载人服与人体之间的交互需要通过机械接口来完成，因此其在结构上需要考虑到机械接口的设计。此外，为了保证在各种姿态下与人进行安全有效的交互，载人服需要具有一定的灵活性，能够在复杂环境中进行快速切换。针对上述需求，载人服还需考虑到人体动作中不同方向、不同速度下的动作协调性。

4、展望

目前，各国载人机器人在轨服务机器人系统均已基本建成，这对我国载人机器人技术发展提出了挑战。一方面，需解决载人服关键技术难题，如柔性连接技术、服装抗冲击性能及防护性能等；另一方面，需探索新材料和新方法，为研制出功能多样、性能优异的载人服奠定基础。相信在不久的将来，随着我国载人机器人技术的不断进步，研制出更轻便、更智能、更舒适的载人服，将会为我国未来探索宇宙、走向太空奠定坚实的基础。

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