中国科学院，自1949年成立以来，作为中国自然科学与科学技术的最高学术机构，从“两弹一星”（核弹、洲际导弹和人造卫星）开始，60年以来亲历了中国航天事业发展的每个关键阶段，为中国航天事业做出了巨大而无可替代的贡献。在我国第一颗人造卫星“东方红一号”的研制过程中，中科院举全院之力，在钱学森、赵九章等老一辈专家的带领下，将全院70余个研制单位、近2/3的科技力量投入到“东方红一号”的研制任务中，历经艰辛的奋斗，为中国卫星事业乃至整个航天事业的开创和发展打下了坚实的基础。
　　中国科学院沈阳自动化研究所（以下简称：沈自所），自1958年成立以来，不断开拓机器人与工业自动化领域前沿，被誉为中国机器人事业的摇篮，建立了国内最早的机器人学国家重点实验室，取得了许多突破性的科研成果。航天是一个复杂、庞大而又高精尖的领域，它几乎涉及了包括自动化、机器人等所有科学技术相关的领域，沈自所作为中科院的下属单位，并具有工业自动化和机器人领域的突出优势，理应加入到中国航天技术发展的浪潮中，并为之做出应有的贡献。在这种背景和使命下，沈自所于2010年成立了空间自动化技术研究室（第三研究室），致力于空间自动化及机器人技术在中国航天领域的应用。 
　　目前，三室承担了多项国家重大航天工程任务，参与了微小卫星、空间站基础设施、空间机器人、探月工程三期和空间有效载荷等领域的航天项目。 
　　微小卫星 
　　微小卫星通常指重量小于1000kg的人造卫星，根据不同的质量还可以细分为小卫星（100~1000kg）、微卫星（10~100kg）、纳卫星（1~10kg）、皮卫星（0.1~1kg）和飞卫星（小于0.1kg）。微小卫星在功能和用途上与传统卫星没有太大区别，但利用了信息、微电子、微机械、新材料和新能源等技术，在尺寸、重量、通用性、性价比和研制模式上与传统卫星有显著区别，具有“多、快、好、省”的特点，在时间的更新率和空间的覆盖率等方面更具优势。由于微小卫星的低门槛，在以色列，甚至连高中生都在做卫星。 
　　航天市场的巨大需求使得许多商业公司都跃跃欲试，微小卫星逐渐成为了航天领域的新宠。由美国卫星成像初创公司Planet Labs研制的Planet Labs遥感卫星群是目前全球最大规模的地球影像卫星星座群（鸽子卫星群），鸽子卫星群最大的特点在于，它没有编程和规律的卫星运行模式，而是运用核心的像素级影像拼接技术，由量变产生质变，达到全球全覆盖的高频采集，当其一百多颗卫星都发射升空后，可以实现对全球每天一次的重复观测频率，分辨率达到1米，而目前分辨率最高的光学侦察卫星的分辨率为0.3米左右。 


　　planet labs微小卫星 
　　尽管微小卫星具有许多大卫星不可比拟的优势，但其单独发射的成本却较高。由于微小卫星的体积和重量较小，能够灵活适应不同的发射条件，为节省发射成本，越来越多的航天大国逐渐采用小卫星群的发射方式，即采用一枚运载火箭将数颗卫星同时或先后送入地球轨道。“一箭多星”的技术已日渐成熟，但该领域竞争十分激烈，2015年9月中国用长征六号运载火箭成功将20颗微小卫星送入太空，创造了单次发射卫星数量的亚洲记录，而印度计划在2016年5月使用PSLV-CA火箭同时发射22颗卫星。在国际上，美俄间的竞争更为激烈，2013年，美国创造了“一箭29星”的世界纪录，而俄罗斯随后使用“第聂伯”运载火箭成功将37颗卫星送入轨道。 

2015年中国发射的“一箭20星”
　　近年来，微小卫星的技术发展迅猛，各航天大国提出的微小卫星星座计划规模也越来越大。美国卫星互联网公司One Web计划利用648颗卫星提供互联网服务，而美国Space X公司甚至申请使用4000颗卫星覆盖地球，以提供互联网信号。微小卫星使航天器的研制生态更趋开放，不仅可以不断吸纳更多新技术，还能实现从顺应需求向创造需求的转变，大批研究机构、企业、学校开始投资、建造、发射、运行微小卫星。近五年来，微小卫星已经占到世界上全年发射航天器的40%至50%，而在微小卫星中，10公斤以内的又占了40%。 
 
“清华一号”与南航的“天巡一号”微小卫星
　　小型化、模块化和集成化是卫星研制的趋势，毫无疑问，未来几年微小卫星将占据更多市场份额。沈自所积极参与到微小卫星的研制中，与中科院上海微小卫星工程中心合作，承担了几种重点型号卫星展开系统的研制任务，首次为卫星提供配套系统，推动我国微小卫星技术和产业取得快速发展，力争在国际竞争日益激烈的微小卫星研究领域为我国争取一席之地。 
　　空间站基础设施 
　　国际空间站（又称阿尔法空间站）是迄今所知最复杂的技术系统之一，总质量超过400吨，它的设计和建造几乎涉及了所有的学科，采用模块化的设计理念并在轨道上进行组装，它以108米长的桁架为基本支撑结构，以载人生活舱为主体，将各国的实验舱和8个太阳电池阵等通过加拿大遥控机械臂进行组装，利用太阳能为其供电，使用载人飞船或航天飞机为其运送航天员和必需的物资。以美、俄为首，包括欧空局、日本、加拿大和巴西在内的16个国家或地区组织参与到国际空间站的设计和建造，于1993年开始建造，直到2011年12月才完成全部组装工作。在筹划建设阶段美国以空间站技术有军事用途为名，反对中国加入，因此中国至今仍被排除在国际空间站的建造和使用以外。 
 
国际空间站 
　　面对国外发达国家的技术封锁，国内薄弱的工业基础、落后的科技水平和特殊的国情，我国的航天事业从一开始便坚持走独立自主的发展道路。自1992年“921”载人航天工程开始实施以来，我国已经稳步顺利地走到了载人航天工程的第三步，即建造中国自己的空间站，计划于2020年左右建成并随即开展科学研究和太空实验，彼时，国际空间站将到达使用寿命，中国空间站将成为太空中唯一的空间站。 

中国空间站效果图 
　　未来中国空间站上的实验舱段中将装载多个有效载荷科学实验柜（简称机柜）。目前，沈自所正在承担部分有效载荷机柜的设计和制造工作。各机柜根据不同的需求而设计成不同的内部结构，其尺寸和接口采用国际标准化设计。机柜顶部提供了与舱体的连接点，并通过机柜底部的中心点便于安装和维护。不同的机柜中可以装载相应的有效载荷，开展多种空间科学实验，如生命科学实验、微重力流体物理实验、材料实验室及燃烧实验等。以国际空间站中命运实验室里安装的实验机柜为例，其重量达1吨，高2米、宽深各约1米，作为材料科学实验室，机柜不仅能为实验提供硬件、动力和数据处理，还能对控制实验中的加热和真空度等环境条件，此外，太空中的微重力条件使得试验过程不受地球引力的影响，可以研究金属、合金、半导体和玻璃等多种材料在太空中的形成和控制方法，从而在地球上制备性能更优越的材料。
　　空间机械臂 
　　空间机械臂，是一种智能机器人，具有精确的操作能力和视觉识别能力，通过不同手爪和机械臂关节的使用，为空间站提供在轨维修与服务，帮助宇航员进行出舱活动，进行空间站的组装，安装和操作外部载荷，协助飞船进行对接，还能为近地轨道卫星提供维修和燃料加注任务，在很大程度上降低了维护费用和宇航员工作的危险性，在空间站的日常补给和维护中起到了关键作用。安装在国际空间站上的“加拿大机械臂-2”又被称为“大臂”，由高强度的金属铝、不锈钢和环氧石墨制成，长19米，重量约1.6吨；位于其末端的灵巧机械臂能执行更为复杂和精细的任务，该机械臂的移动精度可以达到毫米级的距离，技术难度很大。 


安装在国际空间站上的“加拿大机械臂-2”
　　“大臂”在空间站上的作用不可或缺，我国从2005年就开始了空间站机械臂的研究。面对如此复杂的机械臂研制工作，中国无法获得国外先进的技术输入又缺少相关资料参考。面对如此研制困难，沈自所积极参与到了“大臂”的论证和研究工作，研制出了舱外机械臂原理样机，验证了空间机械臂的设计、制造和试验验证等部分关键技术。 
　　空间站的各实验舱内通常配备有尺寸较小的机械臂，主要完成舱内装配、更换部件和抓取悬浮物体等，称为“小臂”。国际空间站上的美国、欧空局和日本的实验舱都配有“小臂”。日本实验舱遥控机械系统拥有一只可以从日本实验舱舱内、外进行控制的“小臂”，它可以将有效载荷从日本实验舱气闸舱运送到日本实验舱舱外设备的固定位置上。 
 
国际空间站上日本实验舱的“小臂” 
　　探月三期着陆器全景相机 
　　不久前，由中科院国家天文台首次公布了探月二期——“落”任务中嫦娥三号探测器拍摄的迄今为止最清晰的月面高分辨率全彩照片，这距离美国最后一次的“阿波罗”登月计划实施已经过去40多年，而当时使用的还是技术较为落后的胶片相机。全景图片通过60张照片拼接而成，分别为0°、下倾角15°和30°三个角度拍摄而成，通过这些图片可清晰看到月表的岩石、土壤、撞击坑和车辙痕迹等，这些信息为科研人员研究月球提供了重要资料，能够深入了解月球表面的地形地貌、温度、光照、辐射和月壤力学性质等。 


2013年嫦娥三号月球探测器上的全景相机拍摄的月表着陆图
　　沈自所承担了探月三期——“回”任务中全景相机项目的部分工作。中国拟于2017年底发射“嫦娥五号”探测器，采用“长征五号”新一代大推力运载火箭进行发射，并计划控制该探测器在月球表面软着陆，完成月表采样并将样品取回到地面。在探测器上安装的全景相机好比人的眼睛，能够帮助地面人员有效地控制着陆器的位置、轨迹规划和开展各类探测任务，具有非常重要的作用。


嫦娥三号探测器月表着陆器及嫦娥五号探测器