空間機器人遙操作系統(tǒng)及控制

第1章 緒論001
1．1 空間機器人遙操作及其控制技術的研究意義 002
1．2 空間機器人遙操作及其控制技術發(fā)展現(xiàn)狀 003
1．2．1 國內(nèi)外空間機器人遙操作技術現(xiàn)狀 003
1．2．2 空間機器人遙操作時延問題控制技術 012
1．2．3 空間機器人路徑規(guī)劃技術 016
1．2．4 空間機器人地面驗證技術 017
1．3 本書主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排 020
1．4 本章小結 022
參考文獻 022
第2章 空間機器人遙操作系統(tǒng)設計 033
2．1 空間機器人遙操作系統(tǒng)面臨的問題 034
2．2 空間機器人遙操作系統(tǒng)方案設計 035
2．2．1 空間機器人系統(tǒng)功能與組成 035
2．2．2 空間機器人遙操作系統(tǒng)的功能要求和主要設計指標 036
2．2．3 空間機器人遙操作系統(tǒng)設計方案 037
2．3 空間機器人遙操作控制模式設計 043
2．4 空間機器人遙操作控制體系結構設計 046
2．5 本章小結 048
參考文獻 048
第3章 雙邊遙操作系統(tǒng)模型及性能分析 053
3．1 雙邊遙操作系統(tǒng)的構成與模型 054
3．1．1 主、從端機器人系統(tǒng)模型 054
3．1．2 操作員與環(huán)境模型 056
3．2 雙邊遙操作系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 058
3．3 雙邊遙操作系統(tǒng)操作性分析 061
3．4 本章小結 063
參考文獻 063
第4章 圖形預測仿真及運動學參數(shù)辨識研究 065
4．1 圖形預測仿真流程 066
4．2 預測仿真環(huán)境的建立 067
4．2．1 集成仿真設計 068
4．2．2 三維建模 069
4．2．3 視頻融合 071
4．2．4 碰撞檢測 073
4．3 基于運動學參數(shù)辨識的模型修正 075
4．3．1 運動學參數(shù)辨識模型 076
4．3．2 參數(shù)辨識條件 079
4．3．3 辨識結果 081
4．4 本章小結 085
參考文獻 085
第5章 小增益穩(wěn)定理論框架下的時延力反饋遙操作控制 087
5．1 力反饋的透明性與穩(wěn)定性 088
5．2 操作員作用力估計 089
5．3 基于正交投影的力反饋方法 093
5．4 性能分析 097
5．4．1 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 097
5．4．2 力覺感受及透明性分析 102
5．5 仿真與實驗驗證 103
5．5．1 數(shù)值仿真結果 103
5．5．2 實驗結果分析 105
5．6 本章小結 109
參考文獻 110
第6章 基于無源性的變增益雙邊遙操作控制 111
6．1 基于四元數(shù)的變時延任務空間無源雙邊控制 112
6．1．1 任務空間運動學表示 112
6．1．2 變時延下的類PD雙邊控制設計 113
6．2 仿真分析 121
6．3 基于切換控制的變增益雙邊遙操作 125
6．3．1 變增益控制法 125
6．3．2 穩(wěn)定性分析 126
6．3．3 雙邊切換策略設計 130
6．4 仿真分析 132
6．5 本章小結 137
參考文獻 138
第7章 具有確定暫態(tài)性能的自適應雙邊控制方法研究 139
7．1 自適應雙邊控制方法 140
7．2 具有確定暫態(tài)性能的自適應雙邊控制 144
7．2．1 自由運動狀態(tài)下的自適應控制 144
7．2．2 約束空間中的自適應雙邊控制 149
7．3 仿真分析 152
7．4 本章小結 160
參考文獻 161
第8章 復雜約束空間中的半自主雙邊遙操作控制 163
8．1 約束空間自校正柔順雙邊控制 164
8．1．1 混合柔順遙操作框架 164
8．1．2 自校正阻抗控制選擇矩陣 165
8．1．3 自適應混合阻抗控制 166
8．1．4 性能分析 168
8．2 仿真分析 170
8．3 冗余機器人半自主遙操作控制 173
8．3．1 半自主遙操作控制律設計 173
8．3．2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 175
8．3．3 子任務半自主控制方法 179
8．4 仿真分析 182
8．5 本章小結 188
參考文獻 188
第9章 空間機器人遙操作地面驗證技術研究 191
9．1 空間機器人遙操作地面驗證子系統(tǒng)的組成 192
9．2 天地通信模擬技術 193
9．3 星載驗證實現(xiàn) 195
9．4 空間機器人動力學實現(xiàn) 197
9．4．1 空間機器人動力學模型 198
9．4．2 力學模型實現(xiàn) 199
9．5 空間機器人基于運動學等效的物理驗證 200
9．5．1 運動學等效原理 200
9．5．2 位置級運動學等效 202
9．5．3 速度級的運動學等效 205
9．6 本章小結 207
參考文獻 208
第10章 空間機器人遙操作地面實驗研究 209
10．1 空間機器人遙操作地面實驗系統(tǒng)構成 210
10．2 空間機器人遙操作的實驗條件 211
10．2．1 空間機器人的在軌服務過程 211
10．2．2 空間機器人特征位姿 212
10．2．3 時延測量分析 213
10．3 實驗結果及分析 214
10．3．1 主、從模式目標抓捕實驗 214
10．3．2 共享模式目標抓捕實驗 216
10．3．3 遙編程模式直線軌跡跟蹤實驗 217
10．3．4 基于手眼測量的自主模式目標抓捕實驗 219
10．4 本章小結 221
參考文獻 222