空间机器人遥操作系统原理

空间机器人及其遥操作技术已成为空间在轨服务、空间攻防的重要装备，已在靠前空间站、航天飞机、服务卫星中发挥关键作用。遥操作与现场操作的关键不同在于时延和有限信息环境，该区别将导致不确定的大时延环境、远端不准确的对象和不确定的状态响应、人在回路的不确定和延迟操作等问题。本书围绕解决该系列问题，给出了"波形匹配"、"邮签准则"、对象在轨辨识、模型在线修正等方法，形成体系化空间机器人遥操作系统原理理论，有效解决不确定大时延影响。

目录
前言
章 绪论 1
1.1 空间机器人 1
1.2 遥操作 2
1.2.1 遥操作的研究背景 2
1.2.2 遥操作的概念 3
1.2.3 遥操作的特点 5
1.2.4 遥操作的操作模式 7
1.2.5 遥操作的关键技术 9
第2章 空间机器人动力学建模技术 13
2.1 自由漂浮空间机器人运动学模型 13
2.1.1 模型假设 13
2.1.2 坐标系与符号定义 14
2.1.3 运动学建模 16
2.1.4 运动学模型的积分形式 21
2.1.5 空间机器人仿真模型校验 22
2.2 受控机械臂关节建模 29
2.3 小结 32
第3章 空间机器人遥操作不确定大时延影响 33
3.1 不确定大时延及其对遥操作的影响 33
3.1.1 空间遥操作时延产生原因、分类及其基本特点 33
3.1.2 时延对遥操作的影响 34
3.2 不确定大时延影响消减条件 41
3.2.1 不确定大时延影响消减的基本条件 41
3.2.2 固定物体操作条件下的不确定大时延影响消减条件 42
3.2.3 漂浮物体的操作条件下的不确定大时延影响消减条件 43
3.3 小结 47
第4章 空间机器人遥操作不确定大时延影响消减技术 48
4.1 大时延影响消减技术研究现状 50
4.2 遥操作大时延影响消减策略及在线修正方法 51
4.2.1 预测模型在线修正原理 51
4.2.2 遥操作大时延影响消减策略 57
4.2.3 仿真实验验证 57
4.3 遥操作不确定时延影响消减策略 64
4.3.1 时标准确条件下的不确定时延影响消减方法 64
4.3.2 时标基准误差/基准时延偏差下的不确定时延影响消减方法 81
4.3.3 无时标条件下的不确定时延影响消减方法 88
4.4 遥操作不确定双向大时延影响消减策略 96
4.4.1 遥操作不确定双向大时延影响消减策略 96
4.4.2 仿真实验验证 101
4.5 小结 116
第5章 空间目标惯性参数辨识技术 117
5.1 主星/基座惯性参数辨识模型 117
5.1.1 主星惯性参数辨识问题 117
5.1.2 辨识问题的模型简化 119
5.1.3 目标函数的形貌与优化方法的选择 120
5.1.4 基于改进的PSO方法的主星惯性参数辨识 121
5.1.5 主星惯性参数辨识实验结果及分析 136
5.2 被抓取目标物体的惯性参数辨识 139
5.2.1 目标物体惯性参数辨识模型 140
5.2.2 求解目标物体全部惯性参数 140
5.2.3 惯量矩阵与其他惯性参数的函数关系 144
5.2.4 基于惯量矩阵求解一致性的优化目标函数 146
5.2.5 求解目标物体惯性参数辨识问题的种群分布演化 149
5.2.6 目标物体惯性参数辨识实验结果及分析 155
5.3 小结 160
参考文献 161