太空机器人，是一种在航天器或空间站上作业的具有智能的通用机械系统。太空机器人具有机械臂和电脑，能实现感知、推理和决策等功能，可以象人一样在事先未知的空间环境下完成各种任务。只有操作功能不具备智能的简单机器人一般称为机械手。

研制背景

随着科学技术的发展，对地球轨道卫星的需求越来越多，如何保证地球轨道卫星的寿命是各国航天技术人员必须面对的一大挑战。特别是现在航空技术的发展还没有达到能够随时安全的将航天员送入太空的地步。使用太空机器人系统进行卫星维修已经成为一个热门的研究对象。

首先，应该建造可以独立导航，对意外事件迅速做出反应、甚至在关键零部件失灵仍能继续工作的机器人。

其次，训练行星机器人去发现岩石中的骨骼化石，而像将活细胞同土块区别开来这样的任务更是小菜一碟。美宇航局“机遇”号和“勇气”号是最接近具有大脑的太空机器人目标的两部火星车，尽管如此，它们的能力仍相当有限。

自2004年1月着陆火星以来，它们不得不处理六项重大技术故障，比如存储模块发生故障，车轮陷进沙土等。“机遇”号和“勇气”号目前仍在火星上工作，将重要的地质数据传给地面任务控制中心的工程师，后者可以遥控对它们进行维修。

早期航天器上使用的机器人均是无智能的遥控机械手。美国、日本、苏联、西欧各国正在研制用于空间站初级阶段的遥控机器人。随着航天活动的发展，对未来空间站高级阶段提出了全自主的要求;此外在外层空间及星际考察中，由地面遥控航天器已不现实，也要求航天器自主控制，因此自主机器人是未来空间应用机器人的必然发展趋势。

分类

太空机器人按其复杂程度分为以下三种：

遥控机械手

最简单的太空机器人，一种由人操纵的多关节机械装置。它仅起执行机构的作用，需要由人不断操纵。操作者是控制回路的直接组成部分。由于远程操作带来信号传输和处理的延时，控制系统可能失稳。早期航天器上的机器人均属此种类型。

1967年美国“观察者”-Ⅲ航天器上安装的机械手，在地面操作者控制下，用手爪在月面上完成了挖沟操作并进行了土壤实验。

1976年，美国“海盗”号火星登陆器上安装的机器人接收地面遥控指令后，启动一个预先编好的程序，便在指定的表面上着陆，取回火星表层的土样，并完成挖沟操作。

美国航天飞机上安装的遥控机械手在航天员的遥控操纵下多次成功地释放卫星入轨，并在轨道上回收了出故障的通信卫星。1986年2月苏联发射的“和平”号空间站上安装了遥控机械手，它可将对接在轴向对接口上的航天器转移到侧向对接口上，腾出轴向对接口供下次对接时使用。

遥控机器人

一种人机混合的遥控系统。它将遥控和一定级别的自主技术相结合。系统有两个控制回路：本地回路和远地回路，两回路之间由远程通信联系。工作在低智能和高响应率的远地回路的太空机器人接到本地回路控制人员的遥控操作指令后，根据自身的敏感器信息和智能，在远地计算机控制下完成指定操作。

操作者则工作在高智能和低响应率的本地回路内，他根据机器人发来的各种信息监控机器人在远地控制回路内的工作，不时向它发出指令，远地计算机根据指令控制机器人的操作。操作人员无须直接介入机器人回路，就仿佛身临现场一样遥控操作，从而消除了操作者的疲劳感，大大提高工作效率。初期空间站开发中应用的主要就是这种机器人。

自主机器人

不需要人操纵的智能机器人。它具有视觉、听觉、触觉等感官功能。机器人接到航天员的命令后（或根据空间站上专家系统的指令），自行规划、编程、诊断、决策，自主完成装配、修理或实验任务。它也可乘坐喷气背包到远离空间站的轨道现场执行任务。

特点

太空机器人

太空机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明条件差的空间环境下，它与地面上用的工业机器人有很大差别。在失重条件下物体处于漂浮状态，给太空机器人操作带来种种困难。空间视觉识别以及视觉与手爪的配合较地面更困难。太空机器人需要采用三维彩色视觉系统，以便同时确定物体的位置和方向，还要有便于更换的灵巧末端操纵器，利用其接近觉、触觉、力觉、滑觉传感器配合视觉系统完成各种操作任务。

功能

太空机器人可代替人在空间从事下列三项主要工作。

①空间建筑与装配：安装空间站大型结构，天线，太阳阵;装配大型桁架和模块舱。

②维修航天器：回收失灵的卫星，带回到空间站进行修理，修好后再用轨道转移飞行器(OMV)释放到预定工作轨道;对故障卫星进行在轨修理；为航天器定期补给消耗品或燃料。

③空间生产和科学实验：美国空间站上将利用机器人生产超纯半导体材料和生化药品；西德将利用机器人技术实验装置(rotex)在欧洲航天局的有人照料自由飞行平台(MTFF)上进行各种空间自动化和机器人技术实验。

研究进展

美国宇航局(NASA)2017年1月4日宣布2项新的计划，将向小行星发射无人飞行器，对早期太阳系进行详尽分析，这两个计划分别命名为“露西”(Lucy)和“普赛克”(Psyche)。

美国宇航局计划2021年10月发射太空机器人“露西”。“露西”的目标是研究特洛依群小行星，这是位于木星轨道的一大片小行星，被认为是太阳系早期历史的遗迹。

“普赛克”则可能于2023年启动，将探索一个巨大的、独一无二的金属小行星——16Psyche。大多数小行星是岩石或者冰层覆盖，但科学家认为这个小行星主要由铁和镍构成。

NASA称，科学家正在考虑一种可能性，即16Psyche是一个早期行星的核心，但由于数十亿年前的暴力冲击，它的岩石外壳脱落了。