載人機(jī)器人防護(hù)服

載人機(jī)器人（robots）是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)，通過(guò)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和操作來(lái)模擬人類手臂和腿的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而執(zhí)行特定任務(wù)的機(jī)器。載人機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人，后者包括服務(wù)機(jī)器人、家用服務(wù)機(jī)器人等。載人機(jī)器人在人類日常生活中有著廣泛應(yīng)用，例如，在醫(yī)療、教育、商業(yè)及娛樂(lè)等領(lǐng)域都能看到它的身影。但由于載人機(jī)器人功能復(fù)雜、人機(jī)交互頻繁、環(huán)境不確定性大，因此對(duì)其研制提出了較高要求。其中，作為載人機(jī)器人主要防護(hù)裝備的載人機(jī)器人防護(hù)服（簡(jiǎn)稱載人服）就是在載人機(jī)器人研制過(guò)程中面臨的重要挑戰(zhàn)。

1、背景

載人服是載人機(jī)器人的主要防護(hù)裝備，其功能包括：隔絕空氣中的氧氣、防止空氣中的細(xì)菌進(jìn)入人體、隔離塵埃以及避免人體與機(jī)器接觸產(chǎn)生污染。其中，隔絕氧氣是載人服最主要的功能，氧氣是保證人體正常生理活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而塵埃對(duì)人體有潛在的危害。
根據(jù)美國(guó)宇航局（NASA）研究表明，如果宇航員在太空環(huán)境中暴露于塵埃中，就會(huì)引發(fā)各種呼吸系統(tǒng)疾病和心血管系統(tǒng)疾病。在太空微重力環(huán)境下，宇航員呼吸和循環(huán)系統(tǒng)功能也會(huì)受到影響。所以，研究人員研制出了一種具有良好透氣性和對(duì)塵埃防護(hù)功能的載人服。研究表明，這種載人服可使宇航員呼吸更順暢、對(duì)塵埃防護(hù)更充分。

2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

載人服是載人機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中的重要保障，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其開(kāi)展了大量研究，主要包括：美國(guó)宇航局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roscosmos）等。近年來(lái)，隨著中國(guó)載人航天事業(yè)的飛速發(fā)展，我國(guó)也積極開(kāi)展載人服研究工作，并取得了一定成果。例如，我國(guó)載人航天工程辦公室委托中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研制了“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器的艙內(nèi)航天服（簡(jiǎn)稱“問(wèn)天服”）；上海交通大學(xué)研制了可供中國(guó)空間站航天員使用的“問(wèn)天服”；哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了可供中國(guó)空間站航天員使用的“問(wèn)天服”等。

3、技術(shù)挑戰(zhàn)

載人服的技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括兩個(gè)方面，一方面是要保證其功能安全可靠，另一方面是要滿足人機(jī)交互需求。
在功能安全可靠方面，載人服需要具有良好的柔韌性，能夠在各種姿態(tài)下靈活運(yùn)動(dòng)，具備高剛度、強(qiáng)防護(hù)性能的同時(shí)，具備較好的人機(jī)交互性。由于載人服需要對(duì)人體皮膚進(jìn)行全覆蓋式防護(hù)，因此其在結(jié)構(gòu)上需要考慮到人體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。同時(shí)，由于載人服與人體之間的交互需要通過(guò)機(jī)械接口來(lái)完成，因此其在結(jié)構(gòu)上需要考慮到機(jī)械接口的設(shè)計(jì)。此外，為了保證在各種姿態(tài)下與人進(jìn)行安全有效的交互，載人服需要具有一定的靈活性，能夠在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行快速切換。針對(duì)上述需求，載人服還需考慮到人體動(dòng)作中不同方向、不同速度下的動(dòng)作協(xié)調(diào)性。

4、展望

目前，各國(guó)載人機(jī)器人在軌服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)均已基本建成，這對(duì)我國(guó)載人機(jī)器人技術(shù)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。
一方面，需解決載人服關(guān)鍵技術(shù)難題，如柔性連接技術(shù)、服裝抗沖擊性能及防護(hù)性能等；另一方面，需探索新材料和新方法，為研制出功能多樣、性能優(yōu)異的載人服奠定基礎(chǔ)。相信在不久的將來(lái)，隨著我國(guó)載人機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，研制出更輕便、更智能、更舒適的載人服，將會(huì)為我國(guó)未來(lái)探索宇宙、走向太空奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。