欧洲航天局已委托一个由丹麦技术研究所领导的泛欧联合体，开发一种用于太空机械臂的保护层。这个名为“探索协作机器人智能皮肤”的项目耗资165万欧元，将从2026年持续至2028年，为期24个月，目标是生产两种在模拟太空条件下测试过的功能性解决方案。该保护层旨在应用于执行月球任务、未来火星任务以及轨道作业的机器人，在这些环境中，磨蚀性尘埃、强烈的太阳辐射以及-150°C至+120°C的温度范围构成了严苛的运行约束。

丹麦技术研究所高级顾问Christian Dalsgaard表示，这项工作与机器人在未来探索中可能发挥的更广泛作用密切相关。“机器人在太空探索中的潜力巨大。它们可以协助从月球资源开采到在轨卫星维护及主动碎片清除等一切工作。但这要求机器人极为坚固，并且能够自主运行——或与人类安全协作。”

“探索协作机器人智能皮肤”项目围绕一个3D打印的支架展开，该支架安装在机械臂上，并可适配不同的机械臂配置。该结构将集成四项功能：一个热防护和防尘层、灵活的电源和数据线缆、可检测并防止碰撞的传感器，以及旨在增强人机交互的功能。丹麦技术研究所之所以选择3D打印，是因为它为支架提供了所需的设计自由度，但该项目将通过新的设计和材料选择方法，将这一工艺推向现有应用之外的领域。

多层隔热材料长期以来被用于航天器，为整个结构或较小仪器提供热防护。这些应用是静态的。为运动的机械臂开发类似的隔热系统则更为困难，因为保护层必须保持热性能、防止灰尘侵入，并在承载嵌入功能的同时允许反复运动。“应用先进保护系统可能使机械臂能够采用商业现货组件构建。这可以为众多太空领域的客户提供一种经济高效的方式来提供新解决方案——从深空任务到在轨服务，再到月球殖民。在Admatis，我们致力于任何能为欧洲带来竞争优势的发展，该项目完全符合我们的战略，”匈牙利太空技术公司Admatis的首席执行官Tamás Bárczy表示，该公司正在开发该项目的热防护系统。

该项目的工作基于之前成功的试点阶段，汇聚了具有机器人技术、材料、热防护和太空系统专业知识的组织。波兰公司PIAP Space（开发太空应用机器人系统）和卢森堡公司Redwire Space Europe（太空基础设施公司Redwire的欧洲分部）正在提供机械臂和技术专业知识。这些正是目前为欧空局即将开展的月球任务开发的机械臂，这意味着智能皮肤将从一开始就针对其旨在保护的具体系统进行设计。丹麦技术研究所负责协调该项目，并贡献机器人技术、功能材料科学和工业3D打印方面的专家。

“我们看到了这项技术最终在机器人暴露于极端环境的公司中找到应用的巨大潜力。想想金属铸造厂，那里的污垢和极端高温挑战着设备性能。我们正在开发的技术可能延长关键设备的使用寿命并降低维护成本，”Dalsgaard解释道。

太空增材制造面临资格认证约束

太空增材制造工作越来越依赖于证明打印部件能够承受在地球之外面临的条件。格拉斯哥大学的NextSpace Testrig实验室就是为了在组合环境与机械应力下测试3D打印金属、聚合物和陶瓷而建造的。其真空室可在-150°C至+250°C之间进行循环，同时施加高达20千牛载荷，以解决在轨制造的一个特定风险：带有微观缺陷的部件可能开裂或碎裂，从而向轨道碎片环境增加碎片。

对于欧空局的智能皮肤项目，相关的约束条件类似。太空硬件必须能够在热循环、真空条件和机械载荷下保持功能，才能被信任用于任务。