太空机器人是在微重力、高真空、大温差和强辐射等环境下工作的，许多太空机器人由特殊的复合材料制成，抗辐射性好，耐高温、耐低温，具有体积小、挠性好、重量轻等特点。他们依靠人工智能和专家系统技术，能够自主地执行预定任务而不需要人工干预。
空间机器人配备了各种先进的智能传感器，信息电路无阻碍，结构比较特殊，能耗小，可靠性高。
许多空间机器人“超人的力量”,例如,他们有多个处理程序和爬行的腿,非常适合移动和工作空间,聪明的“手”与力传感器、触觉传感器和其他传感器,并遵守三维颜色视觉传感器,实现多比协同作用,“手眼协调能力”,反映了空间机器人优越的特点。
太空机器人还拥有先进的控制系统，可以通过远程通信网络和高速计算机系统远程控制。
太空机器人也有更高的智能。大多数航天飞机和早期工作站都使用遥控机器人。
目前，具有自主控制能力的智能空间机器人已经从研究转向实际应用。这种机器人有许多类似于人的感觉功能,可以感知外部环境的变化,自动地适应外部环境,通常有能力自动修改和编译一个计算机程序,并能自动诊断故障,它不仅可以在他们未能修复,还可以解决其他机器人。
他们依靠人工智能和专家系统技术，能够自主地执行预定任务而不需要人工干预。
火星探测机器人具备这些能力。随着电子技术、计算机科学和人工智能技术的进一步发展，功能控制空间机器人将在开发和利用空间资源发挥着巨大的作用。
用途 空间建筑与装配 一些大型的安装部件，比如无线电天线，太阳能电池，各个舱段的组装等舱外活动都离不开空间机器人，机器人将承担各种搬运，各构件之间的连接紧固，有毒或危险品的处理等任务。在不久的将来，人造空间站初期建造一半以上的工作都将由机器人完成。 卫星和其他航天器的维护与修理 随着人类在太空活动的不断发展，人类在太空的“财产”也越来越多，在这些财产中人造卫星占了绝大多数。如果这些卫星一旦发生故障，丢弃它们再发射新的卫星就很不经济，必须设法修理后使它们重新发挥作用。但是如果派宇航员去修理，又牵涉到舱外活动的问题，而且由于航天器在太空中，是处于强烈宇宙辐射的环境之下，人根本无法执行任务，所以只能依靠机器人。空间机器人所进行的维护和修理工作有回收失灵卫星，对故障卫星进行就地修理，为空间飞行器补给物资等。 空间生产和科学实验 宇宙空间为人类提供了地面上无法实现的微重力和高真空环境，利用这一环境可以生产出地面上无法或难以生产出的产品。在太空中还可以进行地面上不能做的科学实验。和空间装配，空间修理不同，空间生产和科学实验主要在舱内环境里进行，操作内容多半是重复性动作，在多数情况下，宇航员可以直接检查和控制。这时候的空间机器人如同工作在地面的工厂里的生产线上一样。因此，可以采用的机器人多是通用型多功能机器人。 空间机器人在保证空间活动的安全性，提高生产效率和经济效益，扩大空间站的作用等方面都将发挥巨大的作用。
机器人就是模仿人的动作的机器。机器人有“智能”，能自动完成各种操作和做各种动作。机器人由电脑、传感器、机械手、行走装置组成。机器人的外形并不很像人，但可以代替人做事。
机器人用机械手可以装配机器、焊接工件、搬东西、从事农村劳动、做家务劳动、画画、写字、打牌、下棋，机器人可以像人那样行走，在水中游动，在山地上爬行，在太空中行走，在核电站工作。
移动机器人是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能。它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的搬运、传输等，同时可在车站、机场、邮局作为运输工具。
施肥机器人会从不同土壤的实际情况出发，适量施肥。它的准确计算合理地减少了施肥的总量，降低了农业成本。由于施肥科学，使地下水质得以改善。
真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中。
洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
高级智能机器人和初级智能机器人一样，具有感觉、识别、推理和判断能力，同样可以根据外界条件的变化，在一定范围内自行修改程序。所不同的是，修改程序的原则不是由人规定的，而是机器人自己通过学习，总结经验来获得修改程序的原则。
救护机器人能够将受伤人员转移到安全地带。它装有橡胶履带，最高速度为每小时4000米。它不仅有信息收集装置，如电视摄像机、易燃气体检测仪、超声波探测器等。机械手可将受伤人员举起送到救护平台上，为他们提供新鲜空气。
空间机器人是用于空间探测活动的特种机器人，它是一种低价位的轻型遥控机器人，可在行星的大气环境中导航及飞行。空间机器人的体积比较小，重量比较轻，抗干扰能力比较强。它的智能程度比较高，功能比较全。
礼仪机器人是靠手进行作业，靠脚实现移动，由脑来完成统一指挥，能够识别外界环境，对自身也有感知功能。这种机器人也称为自主机器人。
机器人
空间机器人是在太空中执行空间站建造与运营、卫星组装与服务、行星表面探测与实验等任务的一类特种机器人，是世界航天大国竞相发展的热点领域。当前，空间机器人已经在国际空间站、飞船、卫星等飞行器的在轨维护、空间装配、月球探测和火星探测等任务中得到广泛的应用，相关研发试验活动高度活跃，呈现出一系列发展特点和趋势。
空间机器人发展特点和趋势
基于我国航天技术进步和产业发展需求，国家知识产权局专利分析普及推广项目空间机器人课题组从在轨服务机器人技术、星表移动机器人技术、MDA公司专利布局、国外型号重要专利剖析、技术转移可行性分析等五个视角出发，对空间机器人技术进行深度剖析。
在轨服务机器人
近年来，人工智能、机器人等新兴技术飞速发展，为在轨服务机器人提供了良好的研究基础，美国、欧洲、日本等国家或地区均开展了相应的在轨服务机器人研制项目和发展计划，并在核心技术分布、地域部署上形成了专利体系化布局。
基于全球空间机械臂、操作末端和自主操作技术领域的专利文献分析，获得了主要技术创新国家的技术研究重点。其中，美国作为空间机器人项目开展最多的国家，其相关技术发展得到德国、日本、加拿大等国的协助，其在轨服务机器人领域的技术创新侧重于机械臂空间冗余构型设计、空间仿人灵巧手、空间目标对接技术等技术方面，并在自主在轨加注、在轨模块更换与装配和空间碎片清理方面取得了较大技术突破。日本参与了美国早期空间机器人项目研制，具有较强的技术实力，其在轨服务机器人的技术创新侧重于空间机械冗余构型设计和空间目标对接技术，且近些年的自主操作技术以空间碎片清理为主，技术方案侧重于鱼叉绳系机器人和电磁吸附抓捕。
在轨服务机器人的空间目标对接技术专利申请量排名第一，从核心专利分析情况来看，MDA公司、波音公司和NASA的空间目标对接技术主要侧重于非合作目标，以及没有对接特征空间目标的捕获与对接技术，不仅可以对早期的在轨飞行器进行延寿操作，而且可以应用于空间军事卫星捕获和降轨操作。另外，通过梳理空间目标捕获与对接技术的发展历程发现，目前国内外针对空间目标的捕获方式呈现多元技术并行发展趋势，具体涉及绳系或飞网捕获、抓取捕获、插接捕获和吸附捕获；捕获对象从合作目标扩展到了非合作目标，且捕获目标从低轨向高轨逐步扩展。
星表移动机器人
星表移动机器人主要包括轮式移动机器人、腿式行走机器人和轮腿组合式移动机器人等类型，它们各有相应的特点和适用范围。根据对星表移动机器人相关专利文献的分析可以发现，星表移动机器人领域的技术创新从20世纪60年代至今一直保持一定的热度，专利技术的出现与重要事件的发生相伴相生。90年代以前世界范围内主要围绕轮式移动机器人开展相关的技术研发和专利布局，90年代以后腿式机器人的相关研究开始变得活跃，进入21世纪后，将轮式移动机构的高速高效性能和腿式移动机构的地形适应能力相结合的轮腿组合式移动机器人越来越受到业内的重视，全球范围的相关研究如火如荼地开展，但由于轮腿机器人结构和控制更为复杂，还有大量的科学问题、内蕴机理和基本特性的认识尚需突破，实际应用还需一定的时日。
在星表移动机器人中，轮式移动机器人（也叫星球车）因技术相对成熟而得以广泛应用，是目前成功登陆月球和火星的表面探测器采用的结构形式。对于星球车，车辆整体的结构设计、悬架机构、车轮机构和移动控制是决定机器人能否顺利通过行星表面和完成指定任务的关键技术和重要因素。通过对各个时间阶段的代表性专利文献进行分析可知，轮式移动机器人的技术发展大体经历了如下过程：20世纪60年代主要是基于地面车辆进行改造，尤其针对车轮结构展开设计和测试；60年代末到70年代初围绕车辆的悬架系统进行改进和优化；到了80年代，为了进一步适应火星探测的任务，研究开发新的悬架系统；进入90年代，对车辆的结构和功能进行优化设计，例如悬架的折展设计以提高星球车的可运输性；进入21世纪后，对于轮式移动机器人的移动控制和智能化方面的研究增多，近几年更是向着提高机器人多功能性的方向发展，以适应多样化的应用需求、提高空间运输和作业效率。
轮式机器人移动系统技术功效矩阵分析图
通过对轮式机器人移动系统开展技术功效矩阵分析可知，用于增强地形适应和通过性、提高稳定性、提高空间可运输性，以及提高定姿定位能力的专利技术较多，用于实现空间实验支持（包括零重力实验、便于采样和样品收集等）、降低能耗、提高转向性能的相关专利文献较少。增强地形适应和通过性与四种技术手段都相关，其中通过车轮和整体结构设计来实现的专利文献最多；而提高稳定性和空间可运输性与悬架设计、车轮设计和整体结构设计三种技术手段相关，其中提高稳定性最相关的技术手段是悬架设计，而提高空间可运输性最主要是通过对车辆进行轻量化、模块化、小型化等整体结构设计来实现。此外，定姿定位能力、可操控性、驱动性能和转向性能主要由移动控制技术来提高和改进。而载人适应性设计主要是在整体结构设计中考虑供氧、照明、安全保障和乘坐舒适性等方面而进行功能增设和优化。
MDA公司专利布局
加拿大MDA公司基于其先进的空间机器人技术，已成为美国在轨服务项目的主要研制方之一，其专利技术创新主要侧重于自由飞行器捕获、在轨加注工具与安全操作，以及通信卫星在轨组装等。MDA公司在轨服务机器人的专利申请主要分布在美国、加拿大和欧洲。MDA公司在20世纪70年代就开始在美国布局相关专利，随着MDA公司参与美国在轨服务项目越来越多，其在美国的专利申请量也呈现大幅上升趋势；近些年，MDA公司更侧重于在日本进行专利布局。
MDA公司研制的空间基础设施服务（SIS）航天器可以在GEO上开展在轨加注任务，可以携带推进剂箱到达GEO，并装备了机械臂和工具箱来维护卫星。围绕上述服务航天器的研制，MDA公司于2008年至2016年在全球布局了75件专利，主要分布在美国、加拿大、日本、欧洲（EP）和俄罗斯，实现了SIS航天器在未来市场国家的权利保护，专利主要涉及在轨燃料加注系统总体技术、推进剂传输系统、安全操作工具和目标航天捕获固定方案等。
国外项目重要专利剖析
美国宇航局推进的空间机器人研究计划和发展项目最多，为了对其技术发展动态进行深入剖析，本课题获取了其重要空间机器人项目的专利簇，具体涉及第二代机器人宇航员（Robonaut2）、小行星重定向任务的TALISMAN机械臂系统 、“蜻蜓”在轨卫星组装项目、“蜘蛛制造”空间制造系统等。
其中，NASA与通用公司合作联合研制的第二代机器人宇航员(Robonaut2)，于2011年进入国际空间站，成为空间拟人机器人发展的里程碑之一。针对Roubonaut2的研制，NASA与通用公司在2008年至2015年联合提交了42项与第二代机器人宇航员Robonaut2相关的专利申请，具体涉及总体技术、控制技术、感知技术、通信技术、交互操作技术、任务规划技术，以及灵巧机器人手臂、手指等。Roubounaut2的专利布局侧重于美国、日本和德国，且近些年选择在中国、加拿大和澳大利亚进行布局，主要涉及到整体结构、任务规划、灵巧操作控制和驱动等关键技术，这些技术可以在工业领域进行技术转移应用，具有较大的商业推广应用价值。
通过梳理Roubonaut2项目的灵巧手技术发展历程，发现从2009年至2014年，NASA和通用公司在灵巧手技术方面提交了10项相关专利申请。其中，2009年的5项专利申请分别涉及手腕、拇指组件、手指肌腱驱动、手指执行器和抓握装置；2010年的两项专利申请主要涉及手指控制，2013年的专利（公告号：US8857874B2）对Roubonaut2的手指组件进行技术改进；2014年的专利（公告号：US8919842B2）则对灵巧手的肌腱操作技术进行了改进。总体上来说，NASA和通用公司通过机械结构、驱动、控制等方面的技术创新，实现了灵巧手的仿人操作灵活性、稳健性、精细程度和及时反应等方面进行了能力提升。
空间机器人技术转移可行性分析
关键技术转移部分案例
专利的价值除了对自主创新的技术进行有效保护之外，更重要的是通过对其实施转化获取经济效益。空间机器人在空间环境工作要满足严苛条件，客观上要求其技术标准相比于地面更加严格，能够满足空间环境要求的空间机器人在未来向工业等其他领域进行技术转化的空间广阔。本课题梳理了空间机器人中可向民用领域推广，并适应市场需求的关键技术，并结合国外案例、我国专利储备、转移领域，对梳理出的关键技术进行技术转移可行性分析，如上图所示。
空间机器人关键技术转移目录清单
如表所示，为促进空间机器人技术向民用领域推广，以适应航天技术产业化需求，本课题汇总我国具有技术转移前景的技术方向及其转移领域，形成我国空间机器人技术转移目录清单。
国家知识产权局2018年专利分析普及推广项目空间机器人课题组
