前言

随着空间探索领域的不断深入，人类将目光从认识空间环境，逐渐转向开发和利用空间环境及资源。开展空间探索任务是开发和利用空间资源、探索人类新的活动领域以及探索宇宙起源的重要途径。空间机器人因自身具有高度智能性、自主性以及灵活机动性，被广泛应用于空间探索任务中，成为辅助甚至替代人类执行空间探索任务必不可少的智能装备。

空间机器人设计是其研制的起始阶段，其设计性能的优劣将影响后续的研发及应用，因此在设计阶段需将空间机器人应用要求转化为对空间机器人功能/性能的指标要求，以此指导空间机器人整体及子系统的详细设计与研制；为保障空间机器人安全顺利地执行各类空间探索任务，需研究其规划与控制技术；在空间机器人设计与研制完成之后，还需要研究空间机器人测试技术，开展空间机器人性能测试工作，这对于优化和改进空间机器人性能具有重要的意义。

针对上述应用需求，作者通过梳理空间探索的发展历程，归纳总结典型空间机器人系统及其相关特点，以及多年来空间机器人技术领域所取得的研究成果，系统阐述了空间机器人的设计、规划与控制等基础理论与关键技术。通过阅读本书，读者可对空间机器人的基本概念、发展历程以及技术有所了解。

全书共6章。第1章重点介绍了空间探索发展历程，并梳理了该历程所包含的典型任务种类及关键技术。第2章介绍了空间机器人基本概念及构成，并举例说明了现有的典型空间机器人系统，在此基础上总结常见空间机器人分类方式和应用特点。第3章系统阐述了空间机器人总体、关键部件/组件和控制系统的相关设计内容。第4章介绍了空间机器人运动学建模、动力学建模、规划与控制的相关方法，并深入阐述了空间机器人的环境感知、人机交互和容错控制技术。第5章介绍了典型的空间机器人地面验证系统、空间机器人系统功能/性能测试和环境适应性测试的相关内容，用于实现空间机器人的优化设计与研制。第6章通过对空间机器人应用所面临的挑战展开分析，总结了空间机器人发展趋势，并对未来的研究热点进行了展望。

受现有研究热点以及未来空间任务需求等因素的影响，空间机器人将拥有极为广阔的应用前景，但同时也面临着诸多应用挑战，因此对空间机器人的认知与研究仍在不断改进和完善之中，加之作者水平有限，书中难免有疏漏或不妥之处，敬请广大读者批评指正。

作者

2020年12月