| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-27页 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 | 第11-12页 |
| 1.2 国内外经典空间机器人遥操作系统研究现状 | 第12-17页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第12-15页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第15-17页 |
| 1.3 基于虚拟环境的机器人遥操作系统关键技术研究现状 | 第17-24页 |
| 1.3.1 虚拟环境几何建模技术研究综述 | 第18-20页 |
| 1.3.2 环境动力学在线建模研究综述 | 第20-22页 |
| 1.3.3 虚拟辅助力约束建模研究综述 | 第22-24页 |
| 1.4 目前存在的主要问题 | 第24页 |
| 1.5 主要研究内容 | 第24-27页 |
| 第二章 基于虚拟环境的空间机器人遥操作系统的设计分析 | 第27-49页 |
| 2.1 引言 | 第27页 |
| 2.2 基于虚拟环境的空间机器人遥操作系统设计思想 | 第27-29页 |
| 2.3 基于虚拟环境的空间机器人遥操作系统总体设计 | 第29-31页 |
| 2.4 基于异构式手控器的机械臂运动控制分析 | 第31-39页 |
| 2.4.1 从端机械臂 | 第31-32页 |
| 2.4.2 机械臂正运动学 | 第32-35页 |
| 2.4.3 机械臂逆运动学 | 第35-36页 |
| 2.4.4 主端力反馈手控器运动分析 | 第36-38页 |
| 2.4.5 基于异构式力反馈手控器的机械臂位姿控制 | 第38-39页 |
| 2.5 虚拟环境建模基础设计 | 第39-44页 |
| 2.5.1 虚拟机械臂几何学建模 | 第40-41页 |
| 2.5.2 预定义环境几何学建模 | 第41-43页 |
| 2.5.3 虚拟力反馈建模及力空间映射 | 第43-44页 |
| 2.6 从端感知与控制系统 | 第44-47页 |
| 2.6.1 感知系统 | 第44-45页 |
| 2.6.2 从端控制系统 | 第45-47页 |
| 2.7 本章小结 | 第47-49页 |
| 第三章 基于RGB-D点云的非结构化环境建模方法 | 第49-71页 |
| 3.1 引言 | 第49页 |
| 3.2 基于RGB-D点云的虚拟环境建模概述 | 第49-50页 |
| 3.3 基于RGB-D点云配准的虚拟环境几何建模 | 第50-62页 |
| 3.3.1 Kinect视觉传感器标定 | 第51-52页 |
| 3.3.2 RGB-D点云预处理 | 第52-53页 |
| 3.3.3 基于多坐标系融合的机械臂辅助点云预配准 | 第53-54页 |
| 3.3.4 基于SURF-表面法向量特征的点云粗配准 | 第54-58页 |
| 3.3.5 基于H-ICP的点云精配准算法 | 第58页 |
| 3.3.6 点云自适应下采样 | 第58-59页 |
| 3.3.7 点云配准实验 | 第59-62页 |
| 3.4 基于RGB-D点云的虚拟力反馈建模 | 第62-67页 |
| 3.4.1 基于包围球的点云碰撞检测 | 第63页 |
| 3.4.2 点云环境虚拟代理运动估计 | 第63-65页 |
| 3.4.3 虚拟力反馈计算 | 第65-66页 |
| 3.4.4 虚拟力反馈建模实验 | 第66-67页 |
| 3.5 系统实验 | 第67-70页 |
| 3.5.1 自由运动实验 | 第67-69页 |
| 3.5.2 碰撞过程实验 | 第69-70页 |
| 3.6 本章小结 | 第70-71页 |
| 第四章 可移动作业对象的在线动力学建模与修正 | 第71-91页 |
| 4.1 引言 | 第71页 |
| 4.2 系统概述 | 第71-74页 |
| 4.2.1 机械臂与环境交互过程分析 | 第71-72页 |
| 4.2.2 系统架构 | 第72-74页 |
| 4.3 可移动作业对象动力学模型 | 第74-77页 |
| 4.3.1 碰撞动力学模型 | 第74页 |
| 4.3.2 改进的Karnopp摩擦模型 | 第74-75页 |
| 4.3.3 基于持续受力突变的运动状态分割算法 | 第75-77页 |
| 4.4 多模型参数在线估计方法 | 第77-80页 |
| 4.4.1 基于遗忘算子的滑动窗最小二乘法的参数辨识 | 第78-79页 |
| 4.4.2 基于自适应遗忘算子迭代最小二乘法的参数辨识 | 第79-80页 |
| 4.5 虚拟力建模及模型位置更新 | 第80-81页 |
| 4.6 基于最小可觉差的动力学模型偏差修正 | 第81-83页 |
| 4.6.1 最小可觉差 | 第81-82页 |
| 4.6.2 分状态模型偏差修正方法 | 第82-83页 |
| 4.7 实验分析 | 第83-89页 |
| 4.7.1 实验设置 | 第83-84页 |
| 4.7.2 主从碰撞力跟踪 | 第84-87页 |
| 4.7.3 主从物体位置跟踪 | 第87-88页 |
| 4.7.4 系统评估 | 第88-89页 |
| 4.8 本章小结 | 第89-91页 |
| 第五章 非结构化环境虚拟力约束动态生成及共享控制研究 | 第91-115页 |
| 5.1 引言 | 第91页 |
| 5.2 非结构化环境中虚拟力约束构建方法架构 | 第91-94页 |
| 5.2.1 传统虚拟夹具定义方法 | 第91-92页 |
| 5.2.2 基于RGB-D点云的虚拟夹具实时构建框架 | 第92-94页 |
| 5.3 引导型虚拟力约束构建方法 | 第94-100页 |
| 5.3.1 传统人工力势场的简介及生成办法 | 第94-95页 |
| 5.3.2 基于点云的局部隐式表面构建方法 | 第95-96页 |
| 5.3.3 基于区域预测的局部力势场构建方法 | 第96-100页 |
| 5.4 禁止区域虚拟力约束构建方法 | 第100-102页 |
| 5.5 基于多模式力反馈和模糊逻辑的机械臂控制策略 | 第102-106页 |
| 5.5.1 基于多模式力反馈的机械臂位置映射方法 | 第102-104页 |
| 5.5.2 基于模糊逻辑的多模式力反馈控制方法 | 第104-106页 |
| 5.6 实验分析 | 第106-113页 |
| 5.6.1 实验设置 | 第106-107页 |
| 5.6.2 引导型虚拟力约束实验评估 | 第107-111页 |
| 5.6.3 禁止区域虚拟力约束实验评估 | 第111-112页 |
| 5.6.4 系统实验 | 第112-113页 |
| 5.7 本章小结 | 第113-115页 |
| 第六章 结论与展望 | 第115-119页 |
| 6.1 论文工作总结 | 第115-116页 |
| 6.2 本文主要创新点 | 第116-117页 |
| 6.3 未来研究展望 | 第117-119页 |
| 致谢 | 第119-121页 |
| 参考文献 | 第121-129页 |
| 作者简介 | 第129页 |
