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空間機(jī)械臂動力學(xué)與控制

空間機(jī)械臂動力學(xué)與控制

作者：潘博
出版社：中國宇航出版社出版時間：2022-10-01
開本： 16開 頁數(shù)： 198
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空間機(jī)械臂動力學(xué)與控制 版權(quán)信息

空間機(jī)械臂動力學(xué)與控制 內(nèi)容簡介

本書共分為8章，介紹了空間機(jī)械臂的主要用途、類型、任務(wù)需求，分析了空間機(jī)械臂發(fā)展脈絡(luò)；針對空間機(jī)械臂動力學(xué)，包括關(guān)節(jié)動力學(xué)、多體動力學(xué)與接觸碰撞動力學(xué)等關(guān)鍵難點(diǎn)開展了系統(tǒng)性闡述，并對空間機(jī)械臂系統(tǒng)控制方法、關(guān)節(jié)控制方法進(jìn)行了論述，以空間機(jī)械臂輔助艙段對接及懸停飛行器捕獲兩個典型工程任務(wù)為例，介紹了分析與驗(yàn)證的方法。全書內(nèi)容涵蓋了空間機(jī)械臂動力學(xué)建模與控制、驗(yàn)證與使用全過程。
本書是一本具有航天特色的理論與實(shí)際緊密結(jié)合的著作，是連接機(jī)械臂動力學(xué)控制理論與機(jī)械臂工程的紐帶，具有較高的工程價值，可為國內(nèi)高校機(jī)器人專業(yè)本科生、研究生及科研人員提供重要的技術(shù)參考。

空間機(jī)械臂動力學(xué)與控制 目錄

第1章 緒論 1.1 空間機(jī)械臂主要用途、工作環(huán)境和基本要求 1.1.1 空間機(jī)械臂的主要用途 1.1.2 空間機(jī)械臂的特點(diǎn)和基本要求 1.1.3 空間機(jī)械臂的發(fā)展歷程 1.2 空間機(jī)械臂主要類型及任務(wù)需求 1.2.1 航天器艙外機(jī)械臂 1.2.2 航天器艙內(nèi)機(jī)械臂 1.2.3 地外天體探測機(jī)械臂 1.2.4 空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)概況 1.3 國外空間機(jī)械臂典型任務(wù)計劃 1.3.1 鳳凰計劃 1.3.2 蜻蜓項目 1.3.3 空間機(jī)械臂典型任務(wù)匯總 第2章 空間機(jī)械臂運(yùn)動學(xué) 2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)描述 2.1.1 剛體位置描述 2.1.2 剛體方位描述 2.1.3 剛體位姿描述 2.1.4 坐標(biāo)變換 2.2 坐標(biāo)系定義 2.3 空間機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)問題 2.3.1 正運(yùn)動學(xué)問題 2.3.2 逆運(yùn)動學(xué)問題 2.4 空間機(jī)械臂運(yùn)動規(guī)劃 2.4.1 規(guī)劃問題描述 2.4.2 運(yùn)動軌跡選取 2.4.3 關(guān)節(jié)空間運(yùn)動規(guī)劃 2.4.4 笛卡兒空間運(yùn)動規(guī)劃 2.4.5 冗余機(jī)械臂避關(guān)節(jié)極限和避奇異 第3章 關(guān)節(jié)動力學(xué)建模與分析 3.1 關(guān)節(jié)建模方法 3.1.1 基于簡化模型的關(guān)節(jié)動力學(xué)建模方法 3.1.2 基于精細(xì)模型的關(guān)節(jié)動力學(xué)建模方法 3.2 剛性支承定軸齒輪系動力學(xué)建模與分析 3.2.1 剛性支承定軸齒輪系動力學(xué)建模 3.2.2 齒側(cè)間隙的描述 3.2.3 剛性支承定軸齒輪系動態(tài)特性分析 3.3 彈性支承齒輪系動力學(xué)建模與分析 3.3.1 彈性支承軸齒輪系動力學(xué)建模 3.3.2 動力學(xué)仿真與模型驗(yàn)證 3.4 行星齒輪動力學(xué)建模與分析 3.4.1 行星齒輪純扭轉(zhuǎn)動力學(xué)一般模型 3.4.2 時變嚙合剛度求解 3.4.3 嚙合阻尼的計算 3.4.4 嚙合誤差的描述 3.4.5 嚙合頻率的計算 3.4.6 行星齒輪動力學(xué)仿真與分析 3.5 關(guān)節(jié)動力學(xué)模型建模 3.5.1 關(guān)節(jié)動力學(xué)建模 3.5.2 關(guān)節(jié)動力學(xué)頻域仿真與分析 3.6 小結(jié) 第4章 空間機(jī)械臂多體動力學(xué) 4.1 空間機(jī)械臂多體動力學(xué)建模方法 4.1.1 柔性多體系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展概述 4.1.2 大型空間機(jī)械臂多體動力學(xué)建模方法 4.2 空間機(jī)械臂多體動力學(xué)建模 4.2.1 系統(tǒng)組成 4.2.2 運(yùn)動學(xué)建模 4.2.3 動力學(xué)建模 4.3 關(guān)節(jié)/臂桿全柔性多體動力學(xué)建模 4.4 空間機(jī)械臂多體動力學(xué)仿真 4.4.1 兩臂桿空間機(jī)械臂系統(tǒng)動力學(xué)模型 4.4.2 動力學(xué)仿真與分析 4.5 小結(jié) 第5章 空間機(jī)械臂復(fù)雜末端執(zhí)行器動力學(xué) 5.1 空間機(jī)械臂復(fù)雜末端工作原理 5.1.1 捕獲模塊組成及工作原理 5.1.2 拖動模塊組成及工作原理 5.1.3 鎖緊模塊組成及工作原理 5.2 復(fù)雜接觸面接觸碰撞動力學(xué)建模方法 5.2.1 Hertz碰撞模型 5.2.2 阻尼力碰撞模型 5.2.3 三維鬃毛摩擦模型 5.2.4 ADAMS軟件的摩擦模型 5.3 柔性鋼絲繩軟捕獲碰撞建模 5.3.1 幾何建模與碰撞檢測 5.3.2 鋼絲繩與捕獲桿的碰撞力建模 5.3.3 軟捕獲過程的動力學(xué)建模 5.4 復(fù)雜末端動力學(xué)模型驗(yàn)證 第6章 空間機(jī)械臂控制 6.1 空間機(jī)械臂控制架構(gòu)設(shè)計 6.1.1 架構(gòu)形式 6.1.2 總線設(shè)計 6.1.3 工作模式設(shè)計 6.2 電機(jī)伺服控制 6.2.1 永磁同步電機(jī)的空間矢量驅(qū)動控制方法 6.2.2 直流無刷電機(jī)的驅(qū)動控制方法 6.3 空間機(jī)械臂運(yùn)動控制 6.3.1 獨(dú)立關(guān)節(jié)控制 6.3.2 計算轉(zhuǎn)矩控制 6.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制 6.4 空間機(jī)械臂力控制 6.4.1 阻抗控制 6.4.2 阻抗控制仿真 第7章 空間機(jī)械臂動力學(xué)與控制仿真實(shí)例 7.1 空間機(jī)械臂仿真模型驗(yàn)證 7.1.1 空間機(jī)械臂仿真模型驗(yàn)證流程與準(zhǔn)則 7.1.2 某空間機(jī)械臂整臂仿真模型驗(yàn)證 7.2 空間機(jī)械臂懸停捕獲仿真 7.2.1 視覺跟蹤仿真 7.2.2 末端捕獲仿真 7.3 空間機(jī)械臂輔助艙段對接仿真 7.3.1 空間機(jī)械臂輔助艙段對接過程描述 7.3.2 空間機(jī)械臂輔助艙段對接初始條件 7.3.3 空間機(jī)械臂輔助艙段對接控制策略 7.3.4 空間機(jī)械臂輔助艙段對接仿真與分析 第8章 空間機(jī)械臂技術(shù)發(fā)展展望 8.1 空間機(jī)械臂在未來在軌任務(wù)中的應(yīng)用展望與挑戰(zhàn) 8.2 空間機(jī)械臂在未來月球與深空探測任務(wù)中的應(yīng)用展望與挑戰(zhàn) 參考文獻(xiàn)
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