| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 目录 | 第9-12页 |
| 符号索引 | 第12-13页 |
| 第一章 绪论 | 第13-25页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第13-14页 |
| 1.2 相关机器人关键技术研究现状 | 第14-23页 |
| 1.2.1 球形飞行器研究现状 | 第14-16页 |
| 1.2.2 球形机器人研究现状 | 第16-18页 |
| 1.2.3 空中飞行和地面运动双运动模式机器人研究现状 | 第18-20页 |
| 1.2.4 无人机飞行器运动和控制技术研究现状 | 第20-22页 |
| 1.2.5 球形机器人运动和控制技术研究现状 | 第22-23页 |
| 1.3 本论文的研究内容 | 第23-25页 |
| 第二章 飞行球形机器人构型研究和实现 | 第25-53页 |
| 2.1 引言 | 第25页 |
| 2.2 飞行球形机器人的构型方案设计 | 第25-33页 |
| 2.2.1 飞行球形机器人设计要求 | 第25-26页 |
| 2.2.2 飞行球形机器人的球壳优势分析 | 第26页 |
| 2.2.3 飞行球形机器人的地面运动和空中飞行功能方案设计 | 第26-28页 |
| 2.2.4 飞行球形机器人方案设计 | 第28-33页 |
| 2.3 飞行球形机器人运动模式分析 | 第33-39页 |
| 2.3.1 飞行球形机器人空中飞行和地面运动模式分析 | 第33-34页 |
| 2.3.2 飞行球形机器人的空中飞行和地面运动模式的相互转换 | 第34-36页 |
| 2.3.3 飞行球形机器人的运动阶段分析 | 第36-39页 |
| 2.4 飞行球形机器人系统设计与分析 | 第39-48页 |
| 2.4.1 飞行球形机器人设计指标 | 第39-40页 |
| 2.4.2 飞行球形机器人关键部件选型和分析 | 第40-43页 |
| 2.4.3 动力系统设计分析 | 第43-46页 |
| 2.4.4 飞行球形机器人样机设计 | 第46-48页 |
| 2.5 碳纤维网状球壳形变分析 | 第48-52页 |
| 2.5.1 球壳形变的理论分析 | 第48-50页 |
| 2.5.2 球壳形变的仿真分析 | 第50-51页 |
| 2.5.3 碳纤维网状球壳的形变实验 | 第51-52页 |
| 2.6 本章小结 | 第52-53页 |
| 第三章 飞行球形机器人飞行控制方法研究 | 第53-93页 |
| 3.1 引言 | 第53页 |
| 3.2 舵面对空中飞行姿态控制方法研究 | 第53-71页 |
| 3.2.1 飞行球形机器人运动学建模 | 第53-58页 |
| 3.2.2 飞行球形机器人的飞行动力学建模 | 第58-62页 |
| 3.2.3 基于双闭环控制方法的舵面对运动姿态控制策略的研究 | 第62-65页 |
| 3.2.4 舵面控制仿真与结果分析 | 第65-68页 |
| 3.2.5 飞行球形机器人空中姿态控制实验研究 | 第68-71页 |
| 3.3 重心改变对飞行姿态控制方法研究 | 第71-82页 |
| 3.3.1 重心改变对飞行姿态影响的分析 | 第71-72页 |
| 3.3.2 基于拉格朗日方程的重心改变动力学的建模 | 第72-75页 |
| 3.3.3 重心改变对飞行球形机器人姿态的控制方法研究 | 第75-79页 |
| 3.3.4 姿态控制方法仿真与分析 | 第79-81页 |
| 3.3.5 飞行球形机器人重心控制姿态实验 | 第81页 |
| 3.3.6 短轴对飞行姿态影响的分析 | 第81-82页 |
| 3.4 网状球壳对飞行球形机器人升力影响因素的分析 | 第82-86页 |
| 3.4.1 理论分析 | 第82-84页 |
| 3.4.2 仿真分析 | 第84页 |
| 3.4.3 网状球壳对飞行球形机器人升力影响实验 | 第84-86页 |
| 3.5 飞行球形机器人室外无风飞行实验 | 第86-91页 |
| 3.5.1 飞行球形机器人飞行姿态和速度控制实验 | 第86-89页 |
| 3.5.2 飞行球形机器人空中交通监控应用实验 | 第89-91页 |
| 3.6 本章小结 | 第91-93页 |
| 第四章 飞行球形机器人地面滚动控制方法研究 | 第93-115页 |
| 4.1 引言 | 第93-94页 |
| 4.2 重心改变对机器人地面滚动研究 | 第94-98页 |
| 4.2.1 机器人系统模型建立 | 第94-95页 |
| 4.2.2 网状球壳对机器人运动性能分析 | 第95-98页 |
| 4.2.3 网状球壳的球形机器人的地面滚动仿真 | 第98页 |
| 4.3 基于反向前馈控制器的地面滚动的控制方法研究 | 第98-108页 |
| 4.3.1 模型简化与仿真 | 第98-100页 |
| 4.3.2 模型可控性分析 | 第100-102页 |
| 4.3.3 基于反馈线性化的前向运动控制方法 | 第102-104页 |
| 4.3.4 飞行球形机器人地面滚动实验研究 | 第104-108页 |
| 4.4 螺旋桨和长轴电机对地面滚动控制方法研究 | 第108-113页 |
| 4.4.1 螺旋桨和长轴电机产生的力与力矩分析 | 第109-111页 |
| 4.4.2 基于LQR控制器设计与仿真分析 | 第111-112页 |
| 4.4.3 球形机器人基于螺旋桨和长轴电机直线运动实验 | 第112-113页 |
| 4.5 本章小结 | 第113-115页 |
| 第五章 飞行球形机器人在约束条件下飞行运动控制研究 | 第115-139页 |
| 5.1 引言 | 第115页 |
| 5.2 对工作环境的分析 | 第115-116页 |
| 5.3 工作环境中的动力学建模 | 第116-121页 |
| 5.3.1 约束模型 | 第117-118页 |
| 5.3.2 与水平表面的相互作用 | 第118-120页 |
| 5.3.3 与垂直墙面的相互作用 | 第120-121页 |
| 5.4 起飞和与垂直墙面的相互作用的控制研究 | 第121-127页 |
| 5.4.1 基于H∞鲁棒控制方法的飞行运动控制策略研究 | 第121-124页 |
| 5.4.2 基于飞行运动控制的仿真分析 | 第124-125页 |
| 5.4.3 飞行球形机器人飞行运动控制试验研究 | 第125-127页 |
| 5.5 飞行球形机器人悬停控制运动和续航能力分析 | 第127-131页 |
| 5.5.1 飞行球形机器人悬停控制运动研究 | 第127-130页 |
| 5.5.2 飞行球形机器人续航能力分析 | 第130-131页 |
| 5.6 飞行球形机器人室外有风飞行实验 | 第131-136页 |
| 5.6.1 飞行球形机器人飞行姿态和速度控制实验 | 第131-134页 |
| 5.6.2 飞行球形机器人农田监测应用实验 | 第134-136页 |
| 5.7 本章小结 | 第136-139页 |
| 结论与展望 | 第139-143页 |
| 结论 | 第139-140页 |
| 展望 | 第140-143页 |
| 参考文献 | 第143-153页 |
| 致谢 | 第153-155页 |
| 攻读博士期间取得的研究成果及参加课题情况 | 第155-156页 |
