空间机器人遥操作系统及控制

第1章 绪论001
1．1 空间机器人遥操作及其控制技术的研究意义 002
1．2 空间机器人遥操作及其控制技术发展现状 003
1．2．1 国内外空间机器人遥操作技术现状 003
1．2．2 空间机器人遥操作时延问题控制技术 012
1．2．3 空间机器人路径规划技术 016
1．2．4 空间机器人地面验证技术 017
1．3 本书主要研究内容及章节安排 020
1．4 本章小结 022
参考文献 022
第2章 空间机器人遥操作系统设计 033
2．1 空间机器人遥操作系统面临的问题 034
2．2 空间机器人遥操作系统方案设计 035
2．2．1 空间机器人系统功能与组成 035
2．2．2 空间机器人遥操作系统的功能要求和主要设计指标 036
2．2．3 空间机器人遥操作系统设计方案 037
2．3 空间机器人遥操作控制模式设计 043
2．4 空间机器人遥操作控制体系结构设计 046
2．5 本章小结 048
参考文献 048
第3章 双边遥操作系统模型及性能分析 053
3．1 双边遥操作系统的构成与模型 054
3．1．1 主、从端机器人系统模型 054
3．1．2 操作员与环境模型 056
3．2 双边遥操作系统稳定性分析 058
3．3 双边遥操作系统操作性分析 061
3．4 本章小结 063
参考文献 063
第4章 图形预测仿真及运动学参数辨识研究 065
4．1 图形预测仿真流程 066
4．2 预测仿真环境的建立 067
4．2．1 集成仿真设计 068
4．2．2 三维建模 069
4．2．3 视频融合 071
4．2．4 碰撞检测 073
4．3 基于运动学参数辨识的模型修正 075
4．3．1 运动学参数辨识模型 076
4．3．2 参数辨识条件 079
4．3．3 辨识结果 081
4．4 本章小结 085
参考文献 085
第5章 小增益稳定理论框架下的时延力反馈遥操作控制 087
5．1 力反馈的透明性与稳定性 088
5．2 操作员作用力估计 089
5．3 基于正交投影的力反馈方法 093
5．4 性能分析 097
5．4．1 系统稳定性分析 097
5．4．2 力觉感受及透明性分析 102
5．5 仿真与实验验证 103
5．5．1 数值仿真结果 103
5．5．2 实验结果分析 105
5．6 本章小结 109
参考文献 110
第6章 基于无源性的变增益双边遥操作控制 111
6．1 基于四元数的变时延任务空间无源双边控制 112
6．1．1 任务空间运动学表示 112
6．1．2 变时延下的类PD双边控制设计 113
6．2 仿真分析 121
6．3 基于切换控制的变增益双边遥操作 125
6．3．1 变增益控制法 125
6．3．2 稳定性分析 126
6．3．3 双边切换策略设计 130
6．4 仿真分析 132
6．5 本章小结 137
参考文献 138
第7章 具有确定暂态性能的自适应双边控制方法研究 139
7．1 自适应双边控制方法 140
7．2 具有确定暂态性能的自适应双边控制 144
7．2．1 自由运动状态下的自适应控制 144
7．2．2 约束空间中的自适应双边控制 149
7．3 仿真分析 152
7．4 本章小结 160
参考文献 161
第8章 复杂约束空间中的半自主双边遥操作控制 163
8．1 约束空间自校正柔顺双边控制 164
8．1．1 混合柔顺遥操作框架 164
8．1．2 自校正阻抗控制选择矩阵 165
8．1．3 自适应混合阻抗控制 166
8．1．4 性能分析 168
8．2 仿真分析 170
8．3 冗余机器人半自主遥操作控制 173
8．3．1 半自主遥操作控制律设计 173
8．3．2 系统稳定性分析 175
8．3．3 子任务半自主控制方法 179
8．4 仿真分析 182
8．5 本章小结 188
参考文献 188
第9章 空间机器人遥操作地面验证技术研究 191
9．1 空间机器人遥操作地面验证子系统的组成 192
9．2 天地通信模拟技术 193
9．3 星载验证实现 195
9．4 空间机器人动力学实现 197
9．4．1 空间机器人动力学模型 198
9．4．2 力学模型实现 199
9．5 空间机器人基于运动学等效的物理验证 200
9．5．1 运动学等效原理 200
9．5．2 位置级运动学等效 202
9．5．3 速度级的运动学等效 205
9．6 本章小结 207
参考文献 208
第10章 空间机器人遥操作地面实验研究 209
10．1 空间机器人遥操作地面实验系统构成 210
10．2 空间机器人遥操作的实验条件 211
10．2．1 空间机器人的在轨服务过程 211
10．2．2 空间机器人特征位姿 212
10．2．3 时延测量分析 213
10．3 实验结果及分析 214
10．3．1 主、从模式目标抓捕实验 214
10．3．2 共享模式目标抓捕实验 216
10．3．3 遥编程模式直线轨迹跟踪实验 217
10．3．4 基于手眼测量的自主模式目标抓捕实验 219
10．4 本章小结 221
参考文献 222