双臂空间机器人捕获自旋目标的协调运动规划研究
| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第16-33页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第16-17页 |
| 1.1.1 课题的来源 | 第16页 |
| 1.1.2 研究的目的及意义 | 第16-17页 |
| 1.2 研究综述 | 第17-31页 |
| 1.2.1 国外空间机器人研究现状 | 第17-26页 |
| 1.2.2 空间机器人自旋目标捕获问题研究 | 第26-29页 |
| 1.2.3 空间机器人协调运动规划问题研究 | 第29-30页 |
| 1.2.4 空间机器人地面实验系统研究综述 | 第30-31页 |
| 1.3 本文主要研究内容及章节安排 | 第31-33页 |
| 第2章 双臂空间机器人基本方程 | 第33-54页 |
| 2.1 引言 | 第33-34页 |
| 2.2 基本符号定义 | 第34-36页 |
| 2.3 空间机器人运动学方程 | 第36-44页 |
| 2.3.1 位置级运动学方程 | 第36-37页 |
| 2.3.2 速度级运动学方程 | 第37-44页 |
| 2.4 空间机器人动力学方程 | 第44-46页 |
| 2.4.1 空间机器人系统的能量 | 第44-45页 |
| 2.4.2 空间机器人一般动力学方程 | 第45-46页 |
| 2.4.3 空间机器人自由漂浮下动力学方程 | 第46页 |
| 2.5 本文的研究对象 | 第46-53页 |
| 2.5.1 空间机器人系统构型 | 第46-47页 |
| 2.5.2 DH坐标系及对应的DH参数 | 第47-48页 |
| 2.5.3 空间机器人系统质量参数 | 第48-51页 |
| 2.5.4 双臂空间机器人工作模式分析 | 第51-53页 |
| 2.6 本章小结 | 第53-54页 |
| 第3章 自旋目标运动分析与地面模拟方法研究 | 第54-68页 |
| 3.1 引言 | 第54页 |
| 3.2 自旋目标运动特性分析 | 第54-60页 |
| 3.2.1 捕获对象的简化模型 | 第55-57页 |
| 3.2.2 自旋目标运动特性分析 | 第57-59页 |
| 3.2.3 自旋目标运动地面模拟需求 | 第59-60页 |
| 3.3 自旋目标运动的地面模拟方法 | 第60-64页 |
| 3.3.1 基于机械臂末端运动模拟法 | 第60-61页 |
| 3.3.2 基于机械臂肩部奇异点运动模拟法 | 第61-64页 |
| 3.4 仿真研究 | 第64-67页 |
| 3.4.1 基于机械臂末端运动模拟法仿真 | 第64-66页 |
| 3.4.2 基于机械臂肩部奇异点运动模拟法仿真 | 第66-67页 |
| 3.5 本章小结 | 第67-68页 |
| 第4章 自旋目标自主捕获的协调运动规划 | 第68-90页 |
| 4.1 引言 | 第68-69页 |
| 4.2 自旋目标运动预测 | 第69-74页 |
| 4.2.1 目标运动预测问题 | 第69页 |
| 4.2.2 目标运动状态与量测方程 | 第69-71页 |
| 4.2.3 无损卡尔曼滤波方法 | 第71-74页 |
| 4.3 自旋目标自主捕获路径规划 | 第74-83页 |
| 4.3.1 自旋目标捕获点运动轨迹仿真分析 | 第74-76页 |
| 4.3.2 传统目标捕获视觉伺服方法 | 第76-79页 |
| 4.3.3 基于预测的空间机器人末端路径规划 | 第79-80页 |
| 4.3.4 双臂同时操作的协调运动规划 | 第80-83页 |
| 4.4 仿真研究 | 第83-89页 |
| 4.4.1 单臂操作-单臂固定仿真研究 | 第83-88页 |
| 4.4.2 双臂同时操作仿真研究 | 第88-89页 |
| 4.5 本章小结 | 第89-90页 |
| 第5章 保持基座稳定的无奇异协调运动规划 | 第90-105页 |
| 5.1 引言 | 第90-91页 |
| 5.2 平衡运动分解及平衡臂设计 | 第91-95页 |
| 5.2.1 平衡臂奇异问题 | 第91-92页 |
| 5.2.2 平衡运动分解 | 第92-93页 |
| 5.2.3 平衡臂设计 | 第93-95页 |
| 5.3 基座质心等效机械臂 | 第95-99页 |
| 5.4 平衡臂运动无奇异协调规划 | 第99-100页 |
| 5.4.1 位置平衡臂运动规划 | 第99页 |
| 5.4.2 姿态平衡臂运动规划 | 第99-100页 |
| 5.5 仿真研究 | 第100-104页 |
| 5.6 本章小结 | 第104-105页 |
| 第6章 捕获后复合体系统稳定的协调规划 | 第105-125页 |
| 6.1 引言 | 第105-106页 |
| 6.2 问题描述 | 第106-111页 |
| 6.2.1 航天器捕获后的复合体系统 | 第106-108页 |
| 6.2.2 复合体稳定的动量转移 | 第108-110页 |
| 6.2.3 复合体稳定的运动规划 | 第110-111页 |
| 6.3 复合体系统稳定的协调运动规划方法 | 第111-118页 |
| 6.3.1 阻尼式运动规划 | 第111页 |
| 6.3.2 多项式参数化运动规划 | 第111-113页 |
| 6.3.3 空间机器人系统的协调控制 | 第113-118页 |
| 6.4 基于粒子群算法的运动规划问题求解 | 第118-121页 |
| 6.4.1 目标函数定义 | 第118-119页 |
| 6.4.2 粒子群优化算法原理 | 第119-120页 |
| 6.4.3 粒子群优化算法求解 | 第120-121页 |
| 6.5 仿真研究 | 第121-124页 |
| 6.6 本章小结 | 第124-125页 |
| 第7章 自旋目标捕获地面实验系统研制 | 第125-144页 |
| 7.1 引言 | 第125页 |
| 7.2 地面实验实现原理 | 第125-127页 |
| 7.2.1 地面实验原理 | 第125-126页 |
| 7.2.2 动力学模拟与运动学等效 | 第126-127页 |
| 7.3 地面实验系统建立 | 第127-133页 |
| 7.3.1 系统需求分析 | 第127页 |
| 7.3.2 实验系统组成 | 第127-128页 |
| 7.3.3 两套工业机器人系统 | 第128-129页 |
| 7.3.4 手眼视觉测量系统 | 第129-130页 |
| 7.3.5 力测量系统 | 第130页 |
| 7.3.6 导轨平台系统 | 第130-132页 |
| 7.3.7 目标星模拟器系统 | 第132页 |
| 7.3.8 地面实验系统实物 | 第132-133页 |
| 7.4 目标捕获路径规划算法的实验研究 | 第133-139页 |
| 7.4.1 相机内外参数的标定 | 第134-135页 |
| 7.4.2 自旋目标自主捕获实验 | 第135-139页 |
| 7.5 空间机器人力柔顺控制实验 | 第139-143页 |
| 7.5.1 目标抓捕后力柔顺控制方法分析 | 第139-141页 |
| 7.5.2 实验条件 | 第141页 |
| 7.5.3 恒力接触实验 | 第141-142页 |
| 7.5.4 接触碰撞实验 | 第142-143页 |
| 7.6 本章小结 | 第143-144页 |
| 结论 | 第144-146页 |
| 参考文献 | 第146-159页 |
| 攻读博士学位期间所撰写的论文 | 第159-162页 |
| 致谢 | 第162-163页 |
| 个人简历 | 第163页 |
