前言

隨著空間探索領域的不斷深入，人類將目光從認識空間環境，逐漸轉向開發和利用空間環境及資源。開展空間探索任務是開發和利用空間資源、探索人類新的活動領域以及探索宇宙起源的重要途徑。空間機器人因自身具有高度智能性、自主性以及靈活機動性，被廣泛應用于空間探索任務中，成為輔助甚至替代人類執行空間探索任務必不可少的智能裝備。

空間機器人設計是其研制的起始階段，其設計性能的優劣將影響后續的研發及應用，因此在設計階段需將空間機器人應用要求轉化為對空間機器人功能/性能的指標要求，以此指導空間機器人整體及子系統的詳細設計與研制；為保障空間機器人安全順利地執行各類空間探索任務，需研究其規劃與控制技術；在空間機器人設計與研制完成之后，還需要研究空間機器人測試技術，開展空間機器人性能測試工作，這對于優化和改進空間機器人性能具有重要的意義。

針對上述應用需求，作者通過梳理空間探索的發展歷程，歸納總結典型空間機器人系統及其相關特點，以及多年來空間機器人技術領域所取得的研究成果，系統闡述了空間機器人的設計、規劃與控制等基礎理論與關鍵技術。通過閱讀本書，讀者可對空間機器人的基本概念、發展歷程以及技術有所了解。

全書共6章。第1章重點介紹了空間探索發展歷程，并梳理了該歷程所包含的典型任務種類及關鍵技術。第2章介紹了空間機器人基本概念及構成，并舉例說明了現有的典型空間機器人系統，在此基礎上總結常見空間機器人分類方式和應用特點。第3章系統闡述了空間機器人總體、關鍵部件/組件和控制系統的相關設計內容。第4章介紹了空間機器人運動學建模、動力學建模、規劃與控制的相關方法，并深入闡述了空間機器人的環境感知、人機交互和容錯控制技術。第5章介紹了典型的空間機器人地面驗證系統、空間機器人系統功能/性能測試和環境適應性測試的相關內容，用于實現空間機器人的優化設計與研制。第6章通過對空間機器人應用所面臨的挑戰展開分析，總結了空間機器人發展趨勢，并對未來的研究熱點進行了展望。

受現有研究熱點以及未來空間任務需求等因素的影響，空間機器人將擁有極為廣闊的應用前景，但同時也面臨著諸多應用挑戰，因此對空間機器人的認知與研究仍在不斷改進和完善之中，加之作者水平有限，書中難免有疏漏或不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

作者

2020年12月