當(dāng)代行星機(jī)器人學(xué)：一種自主化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

目錄

第1章引言

1.1地外天體探測(cè)與機(jī)器人學(xué)發(fā)展歷程

1.2行星機(jī)器人學(xué)概述

1.3本書的范圍和組織架構(gòu)

1.4致謝

第2章行星機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1引言

2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法:從任務(wù)概念到基線設(shè)計(jì)

2.2.1任務(wù)場(chǎng)景定義

2.2.2功能分析

2.2.3需求定義和評(píng)價(jià)

2.2.4設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)因素識(shí)別

2.2.5概念評(píng)估與權(quán)衡

2.3任務(wù)場(chǎng)景:過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)

2.3.1著陸任務(wù)

2.3.2巡視任務(wù)

2.3.3未來(lái)任務(wù)概念

2.4環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素設(shè)計(jì)考慮

2.4.1重力

2.4.2溫度

2.4.3大氣和真空

2.4.4軌道特征

2.4.5星表環(huán)境

2.4.6行星體和衛(wèi)星的特征屬性

目錄

.Ⅳ.

2.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)因素與權(quán)衡

2.5.1基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素

2.5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)權(quán)衡:案例研究

2.6系統(tǒng)運(yùn)行選項(xiàng)

2.6.1工作流程

2.6.2自主工作

2.7子系統(tǒng)設(shè)計(jì)選項(xiàng)

2.7.1能源子系統(tǒng)

2.7.2熱控子系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)

第3章視覺與圖像處理

3.1引言

3.2視覺處理范疇

3.2.1器載需求

3.2.2視覺傳感器建圖:立體視覺為核心

3.2.3物理環(huán)境

3.3視覺傳感器和感知技術(shù)

3.3.1被動(dòng)式(無(wú)源)視覺傳感器

3.3.2主動(dòng)式(有源)視覺感知策略

3.3.3專用導(dǎo)航視覺傳感器:歐洲火星太空生物漫游者(ＥｘｏＭａｒｓ)案例

3.4視覺傳感器標(biāo)定技術(shù)

3.4.1幾何標(biāo)定

3.4.2輻射標(biāo)定

3.4.3誤差影響

3.5基于地面的視覺處理技術(shù)

3.5.1壓縮與解壓

3.5.2三維建圖

3.5.3離線定位

3.5.4可視化與仿真

3.6器載視覺處理技術(shù)

3.6.1預(yù)處理

當(dāng)代行星機(jī)器人學(xué)---一種自主化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

.Ⅴ.

3.6.2壓縮模式

3.6.3立體視覺感知軟件流程

3.6.4視覺里程計(jì)

3.6.5自主導(dǎo)航

3.7過(guò)去和現(xiàn)有的任務(wù)方法

3.7.1月球探測(cè)視覺系統(tǒng):著陸器和巡視器

3.7.2海盜號(hào)視覺系統(tǒng)

3.7.3火星探路者號(hào)視覺處理系統(tǒng)

3.7.4火星探測(cè)漫游者和火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室地面視覺處理流程

3.7.5歐洲火星太空生物漫游者器載視覺閉環(huán)控制流程

3.7.6歐洲火星太空生物漫游者器載(在軌)視覺測(cè)試與驗(yàn)證

3.7.7歐洲火星太空生物漫游者全景相機(jī)地面處理技術(shù)

3.7.8其他機(jī)器人視覺系統(tǒng)

3.8前沿概念

3.8.1行星顯著性模型

3.8.2基于視覺的巡視器沉陷檢測(cè)開展土壤特性研究

3.8.3科學(xué)自主性

3.8.4傳感器融合

3.8.5人工智能和視覺控制論

參考文獻(xiàn)

第4章星表導(dǎo)航技術(shù)

4.1引言

4.2研究背景

4.2.1術(shù)語(yǔ)定義

4.2.2地外天體導(dǎo)航技術(shù)

4.2.3當(dāng)前和過(guò)去飛行巡視器導(dǎo)航系統(tǒng)

4.3導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.3.1需求分析

4.3.2設(shè)計(jì)要素

4.4定位技術(shù)與系統(tǒng)

4.4.1方向估計(jì)

目錄

.Ⅵ.

4.4.2相對(duì)定位

4.4.3絕對(duì)定位

4.4.4組合定位源

4.4.5定位系統(tǒng)案例

4.5自主導(dǎo)航

4.5.1感知技術(shù)

4.5.2建圖技術(shù)

4.5.3地形評(píng)估

4.5.4路徑規(guī)劃

4.5.5控制技術(shù)

4.6未來(lái)星表導(dǎo)航技術(shù)

4.6.1計(jì)劃發(fā)射的飛行巡視器

4.6.2未來(lái)巡視器任務(wù)

4.6.3為未來(lái)導(dǎo)航技術(shù)提供試驗(yàn)場(chǎng)地

4.6.4未來(lái)能力

參考文獻(xiàn)

第5章操控與控制

5.1前言

5.1.1行星機(jī)械臂綜述

5.2機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.2.1規(guī)格和要求

5.2.2設(shè)計(jì)權(quán)衡

5.3機(jī)械臂控制

5.3.1底層控制策略

5.3.2機(jī)械臂軌跡生成

5.3.3碰撞規(guī)避

5.3.4頂層控制策略

5.4測(cè)試和驗(yàn)證

5.4.1測(cè)試策略

5.4.2測(cè)試活動(dòng)范圍

5.4.3驗(yàn)證方法

當(dāng)代行星機(jī)器人學(xué)---一種自主化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

.Ⅶ.

5.5未來(lái)趨勢(shì)

5.5.1雙臂操作

5.5.2全身運(yùn)動(dòng)控制

5.5.3移動(dòng)操作

參考文獻(xiàn)

第6章任務(wù)操作和自主性

6.1引言

6.2背景

6.2.1任務(wù)操作概念

6.2.2任務(wù)操作步驟

6.2.3器載部分運(yùn)行模式

6.3任務(wù)操作軟件

6.3.1設(shè)計(jì)考慮

6.3.2地面操作軟件

6.3.3器載操作軟件

6.3.4性能測(cè)量

6.4規(guī)劃和調(diào)度

6.4.1規(guī)劃調(diào)度軟件設(shè)計(jì)考慮

6.4.2基本概念和技術(shù)

6.4.3規(guī)劃調(diào)度軟件系統(tǒng)

6.4.4規(guī)劃調(diào)度軟件開發(fā)框架

6.5可重構(gòu)的自主性

6.5.1基本原理

6.5.2先進(jìn)方法

6.5.3分類標(biāo)準(zhǔn)

6.5.4設(shè)計(jì)案例:可重構(gòu)的巡視器GNC

6.6驗(yàn)證與確認(rèn)

6.6.1仿真工具

6.6.2模型檢查

6.6.3基于本體的系統(tǒng)模型

6.7案例研究:火星巡視器以目標(biāo)為導(dǎo)向的自主操作

目錄

.Ⅷ.

6.7.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

6.7.2器載軟件架構(gòu)

6.7.3實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證

6.7.4與地面操作結(jié)合

6.7.5設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

6.8未來(lái)趨勢(shì)

6.8.1自主機(jī)器人

6.8.2通用機(jī)器人操作系統(tǒng)

6.8.3多智能體系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)