空间机器人遥操作系统及控制

1．与过去空间机器人遥操作不同，本书大量介绍了近几年空间机器人遥操作控制技术的的全新进展，具有较高的学术价值。 2.理论应用于实践，研究成果不很多已经用于实际工程型号，并得到实验验证。

本书基于作者多年来承担国家自然科学基金项目和国家高技术研究发展计划（863计划）项目等取得的研究成果编写而成。本书首先回顾了空间机器人遥操作及其控制技术的研究意义和发展现状，然后阐述了空间机器人遥操作系统设计和双边遥操作系统模型及性能分析，并在此基础上对图形预测仿真及运动学参数辨识、空间机器人遥操作控制的相关理论及其方法进行了详细介绍，zui后对空间机器人遥操作地面验证技术及地面实验研究进行了阐述。书中的理论方法紧密结合实际，可用于解决空间机器人在轨组装、维护等精细遥操作技术问题。本书既可以作为高等学校航天类、自动化类等相关专业研究生的教材，也可以作为从事空间机器人遥操作技术研究及应用的科技工作者的参考书。

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