空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)及控制

第1章 緒論001
1．1 空間機(jī)器人遙操作及其控制技術(shù)的研究意義 002
1．2 空間機(jī)器人遙操作及其控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 003
1．2．1 國內(nèi)外空間機(jī)器人遙操作技術(shù)現(xiàn)狀 003
1．2．2 空間機(jī)器人遙操作時延問題控制技術(shù) 012
1．2．3 空間機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù) 016
1．2．4 空間機(jī)器人地面驗證技術(shù) 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(jié) 022
參考文獻(xiàn) 022
第2章 空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)設(shè)計 033
2．1 空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)面臨的問題 034
2．2 空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)方案設(shè)計 035
2．2．1 空間機(jī)器人系統(tǒng)功能與組成 035
2．2．2 空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)的功能要求和主要設(shè)計指標(biāo) 036
2．2．3 空間機(jī)器人遙操作系統(tǒng)設(shè)計方案 037
2．3 空間機(jī)器人遙操作控制模式設(shè)計 043
2．4 空間機(jī)器人遙操作控制體系結(jié)構(gòu)設(shè)計 046
2．5 本章小結(jié) 048
參考文獻(xiàn) 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(gòu)成與模型 054
3．1．1 主、從端機(jī)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(jié) 063
參考文獻(xiàn) 063
第4章 圖形預(yù)測仿真及運(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識研究 065
4．1 圖形預(yù)測仿真流程 066
4．2 預(yù)測仿真環(huán)境的建立 067
4．2．1 集成仿真設(shè)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(yùn)動學(xué)參數(shù)辨識的模型修正 075
4．3．1 運(yùn)動學(xué)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(jié)果 081
4．4 本章小結(jié) 085
參考文獻(xiàn) 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(jié)果 103
5．5．2 實驗結(jié)果分析 105
5．6 本章小結(jié) 109
參考文獻(xiàn) 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(wù)空間無源雙邊控制 112
6．1．1 任務(wù)空間運(yùn)動學(xué)表示 112
6．1．2 變時延下的類PD雙邊控制設(shè)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(shè)計 130
6．4 仿真分析 132
6．5 本章小結(jié) 137
參考文獻(xiàn) 138
第7章 具有確定暫態(tài)性能的自適應(yīng)雙邊控制方法研究 139
7．1 自適應(yīng)雙邊控制方法 140
7．2 具有確定暫態(tài)性能的自適應(yīng)雙邊控制 144
7．2．1 自由運(yùn)動狀態(tài)下的自適應(yīng)控制 144
7．2．2 約束空間中的自適應(yīng)雙邊控制 149
7．3 仿真分析 152
7．4 本章小結(jié) 160
參考文獻(xiàn) 161
第8章 復(fù)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(yīng)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(jī)器人半自主遙操作控制 173
8．3．1 半自主遙操作控制律設(shè)計 173
8．3．2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 175
8．3．3 子任務(wù)半自主控制方法 179
8．4 仿真分析 182
8．5 本章小結(jié) 188
參考文獻(xiàn) 188
第9章 空間機(jī)器人遙操作地面驗證技術(shù)研究 191
9．1 空間機(jī)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(shù) 193
9．3 星載驗證實現(xiàn) 195
9．4 空間機(jī)器人動力學(xué)實現(xiàn) 197
9．4．1 空間機(jī)器人動力學(xué)模型 198
9．4．2 力學(xué)模型實現(xiàn) 199
9．5 空間機(jī)器人基于運(yùn)動學(xué)等效的物理驗證 200
9．5．1 運(yùn)動學(xué)等效原理 200
9．5．2 位置級運(yùn)動學(xué)等效 202
9．5．3 速度級的運(yùn)動學(xué)等效 205
9．6 本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第10章 空間機(jī)器人遙操作地面實驗研究 209
10．1 空間機(jī)器人遙操作地面實驗系統(tǒng)構(gòu)成 210
10．2 空間機(jī)器人遙操作的實驗條件 211
10．2．1 空間機(jī)器人的在軌服務(wù)過程 211
10．2．2 空間機(jī)器人特征位姿 212
10．2．3 時延測量分析 213
10．3 實驗結(jié)果及分析 214
10．3．1 主、從模式目標(biāo)抓捕實驗 214
10．3．2 共享模式目標(biāo)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(biāo)抓捕實驗 219
10．4 本章小結(jié) 221
參考文獻(xiàn) 222