本書基于作者多年來承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目等取得的研究成果編寫而成。本書首先回顧了空間機器人遙操作及其控制技術(shù)的研究意義和發(fā)展現(xiàn)狀，然后闡述了空間機器人遙操作系統(tǒng)設(shè)計和雙邊遙操作系統(tǒng)模型及性能分析，并在此基礎(chǔ)上對圖形預(yù)測仿真及運動學(xué)參數(shù)辨識、空間機器人遙操作控制的相關(guān)理論及其方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，zui后對空間機器人遙操作地面驗證技術(shù)及地面實驗研究進(jìn)行了闡述。書中的理論方法緊密結(jié)合實際，可用于解決空間機器人在軌組裝、維護等精細(xì)遙操作技術(shù)問題。
本書既可以作為高等學(xué)校航天類、自動化類等相關(guān)專業(yè)研究生的教材，也可以作為從事空間機器人遙操作技術(shù)研究及應(yīng)用的科技工作者的參考書。
1．與過去空間機器人遙操作不同，本書大量介紹了近幾年空間機器人遙操作控制技術(shù)的的全新進(jìn)展，具有較高的學(xué)術(shù)價值。
2.理論應(yīng)用于實踐，研究成果不很多已經(jīng)用于實際工程型號，并得到實驗驗證。
梁斌
博士，清華大學(xué)自動化系教授，博士生導(dǎo)師。清華大學(xué)自動化系導(dǎo)航與控制研究中心主任、軍 委科技委智能領(lǐng)域首 席科學(xué)家，從事人工智能算法和機器人方向的研究工作，主要包括智能博弈、空間機器人及遙操作、多模態(tài)機器人等技術(shù)研究。先后主持承擔(dān)國家863重大專項、重點項目、軍 委科技委重點項目、自然基金委重點項目和多項國際合 作項目等，近五年發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇，其中SCI國際期刊30多篇，獲國家科技進(jìn)步特等獎1項，軍 隊科技進(jìn)步一等獎3項。
第1章 緒論 001
1.1 空間機器人遙操作及其控制技術(shù)的研究意義 002
1.2 空間機器人遙操作及其控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 003
1.2.1 國內(nèi)外空間機器人遙操作技術(shù)現(xiàn)狀 003
1.2.2 空間機器人遙操作時延問題控制技術(shù) 012
1.2.3 空間機器人路徑規(guī)劃技術(shù) 016
1.2.4 空間機器人地面驗證技術(shù) 017
1.3 本書主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排 020
1.4 本章小結(jié) 022
參考文獻(xiàn) 022
第2章 空間機器人遙操作系統(tǒng)設(shè)計 033
2.1 空間機器人遙操作系統(tǒng)面臨的問題 034
2.2 空間機器人遙操作系統(tǒng)方案設(shè)計 035
2.2.1 空間機器人系統(tǒng)功能與組成 035
2.2.2 空間機器人遙操作系統(tǒng)的功能要求和主要設(shè)計指標(biāo) 036
2.2.3 空間機器人遙操作系統(tǒng)設(shè)計方案 037
2.3 空間機器人遙操作控制模式設(shè)計 043
2.4 空間機器人遙操作控制體系結(jié)構(gòu)設(shè)計 046
2.5 本章小結(jié) 048
參考文獻(xiàn) 048
第3章 雙邊遙操作系統(tǒng)模型及性能分析 053
3.1 雙邊遙操作系統(tǒng)的構(gòu)成與模型 054
3.1.1 主、從端機器人系統(tǒng)模型 054
3.1.2 操作員與環(huán)境模型 056
3.2 雙邊遙操作系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 058
3.3 雙邊遙操作系統(tǒng)操作性分析 061
3.4 本章小結(jié) 063
參考文獻(xiàn) 063
第4章 圖形預(yù)測仿真及運動學(xué)參數(shù)辨識研究 065
4.1 圖形預(yù)測仿真流程 066
4.2 預(yù)測仿真環(huán)境的建立 067
4.2.1 集成仿真設(shè)計 068
4.2.2 三維建�！�069
4.2.3 視頻融合 071
4.2.4 碰撞檢測 073
4.3 基于運動學(xué)參數(shù)辨識的模型修正 075
4.3.1 運動學(xué)參數(shù)辨識模型 076
4.3.2 參數(shù)辨識條件 079
4.3.3 辨識結(jié)果 081
4.4 本章小結(jié) 085
參考文獻(xiàn) 085
第5章 小增益穩(wěn)定理論框架下的時延力反饋遙操作控制 087
5.1 力反饋的透明性與穩(wěn)定性 088
5.2 操作員作用力估計 089
5.3 基于正交投影的力反饋方法 093
5.4 性能分析 097
5.4.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 097
5.4.2 力覺感受及透明性分析 102
5.5 仿真與實驗驗證 103
5.5.1 數(shù)值仿真結(jié)果 103
5.5.2 實驗結(jié)果分析 105
5.6 本章小結(jié) 109
參考文獻(xiàn) 110
第6章 基于無源性的變增益雙邊遙操作控制 111
6.1 基于四元數(shù)的變時延任務(wù)空間無源雙邊控制 112
6.1.1 任務(wù)空間運動學(xué)表示 112
6.1.2 變時延下的類PD雙邊控制設(shè)計 113
6.2 仿真分析 121
6.3 基于切換控制的變增益雙邊遙操作 125
6.3.1 變增益控制法 125
6.3.2 穩(wěn)定性分析 126
6.3.3 雙邊切換策略設(shè)計 130
6.4 仿真分析 132
6.5 本章小結(jié) 137
參考文獻(xiàn) 138
第7章 具有確定暫態(tài)性能的自適應(yīng)雙邊控制方法研究 139
7.1 自適應(yīng)雙邊控制方法 140
7.2 具有確定暫態(tài)性能的自適應(yīng)雙邊控制 144
7.2.1 自由運動狀態(tài)下的自適應(yīng)控制 144
7.2.2 約束空間中的自適應(yīng)雙邊控制 149
7.3 仿真分析 152
7.4 本章小結(jié) 160
參考文獻(xiàn) 161
第8章 復(fù)雜約束空間中的半自主雙邊遙操作控制 163
8.1 約束空間自校正柔順雙邊控制 164
8.1.1 混合柔順遙操作框架 164
8.1.2 自校正阻抗控制選擇矩陣 165
8.1.3 自適應(yīng)混合阻抗控制 166
8.1.4 性能分析 168
8.2 仿真分析 170
8.3 冗余機器人半自主遙操作控制 173
8.3.1 半自主遙操作控制律設(shè)計 173
8.3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 175
8.3.3 子任務(wù)半自主控制方法 179
8.4 仿真分析 182
8.5 本章小結(jié) 188
參考文獻(xiàn) 188
第9章 空間機器人遙操作地面驗證技術(shù)研究 191
9.1 空間機器人遙操作地面驗證子系統(tǒng)的組成 192
9.2 天地通信模擬技術(shù) 193
9.3 星載驗證實現(xiàn) 195
9.4 空間機器人動力學(xué)實現(xiàn) 197
9.4.1 空間機器人動力學(xué)模型 198
9.4.2 力學(xué)模型實現(xiàn) 199
9.5 空間機器人基于運動學(xué)等效的物理驗證 200
9.5.1 運動學(xué)等效原理 200
9.5.2 位置級運動學(xué)等效 202
9.5.3 速度級的運動學(xué)等效 205
9.6 本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第10章 空間機器人遙操作地面實驗研究 209
10.1 空間機器人遙操作地面實驗系統(tǒng)構(gòu)成 210
10.2 空間機器人遙操作的實驗條件 211
10.2.1 空間機器人的在軌服務(wù)過程 211
10.2.2 空間機器人特征位姿 212
10.2.3 時延測量分析 213
10.3 實驗結(jié)果及分析 214
10.3.1 主、從模式目標(biāo)抓捕實驗 214
10.3.2 共享模式目標(biāo)抓捕實驗 216
10.3.3 遙編程模式直線軌跡跟蹤實驗 217
10.3.4 基于手眼測量的自主模式目標(biāo)抓捕實驗 219
10.4 本章小結(jié) 221
參考文獻(xiàn) 222
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