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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2研究现状与发展趋势2

1.2.1拟人双臂机器人协调技术的国内外研究现状2

1.2.2遥操作机器人发展概述14

1.3研究基础、主要成果与涉及的关键技术18

1.4本章小结19

参考文献19

第2章 拟人双臂机器人系统平台方案设计21

2.1拟人冗余度双臂空间机器人系统的特点22

2.2拟人冗余度双臂空间机器人实验平台简介22

2.2.1平台设计思想22

2.2.2系统设备组成及简介23

2.3拟人冗余度双臂空间机器人特性分析28

2.3.1 PA10机器人的特性分析28

2.3.2 Module模块机器人的特性分析33

2.4本章小节38

参考文献38

附录38

第3章 冗余度空间机器人系统在复杂环境下的灵活性和可靠性的理论研究41

3.1引言41

3.2机器人系统运动学建模与分析41

3.2.1 PA10机器人系统运动学建模与分析41

3.2.2模块机器人系统运动学建模与分析48

3.3机器人系统运动学优化54

3.3.1机器人系统运动学优化的传统方法54

3.3.2基于容错控制的冗余度机器人运动学优化60

3.4笛卡儿空间运动控制66

3.4.1直线姿态位置插补66

3.4.2圆弧轨迹插补71

3.5机器人系统运动学计算机仿真73

3.5.1传统方法的机器人系统运动学计算机仿真73

3.5.2基于容错控制的冗余度机器人运动学优化方法计算机仿真79

3.6实验83

3.6.1模块机器人插孔实验83

3.6.2 PA10机器人抓杯实验85

3.7本章小结86

参考文献87

第4章 冗余度空间机器人双臂协调操作运动规划方法89

4.1双臂机器人协调操作任务的特点及分类89

4.1.1双臂机器人协调操作任务的特点89

4.1.2双臂机器人协调操作任务的分类90

4.2国内外研究现状91

4.3双臂机器人协调操作的约束关系93

4.4双臂机器人协调操作的运动学方程93

4.4.1开链运动学方程94

4.4.2闭链运动学方程96

4.5冗余度双臂机器人避关节极限优化100

4.5.1 PA10机器人运动学优化101

4.5.2 Module机器人运动学优化101

4.6冗余度机器人双臂协调避碰规划102

4.6.1单机器人避障规划概述102

4.6.2冗余度机器人双臂协调避碰规划104

4.7冗余度机器人双臂协调操作的灵活性108

4.7.1面向任务的操作度108

4.7.2双臂协调的操作度112

4.7.3面向任务的双臂协调操作度（TODAMM）114

4.8本章小结115

参考文献115

第5章 冗余度双臂空间机器人协调任务规划方法117

5.1任务分解117

5.1.1操作规划和动作规划118

5.1.2隐式基本操作119

5.1.3显式基本操作122

5.1.4任务规划、路径规划及轨迹规划的关系123

5.2任务分配124

5.2.1机器人及任务的能力分类描述125

5.2.2任务完成条件126

5.3系统规划流程126

5.4程序编制128

5.5本章小结129

参考文献129

第6章 基于视觉的机器人位姿检测方法131

6.1机器人视觉概述131

6.2视觉检测系统构造133

6.2.1全局检测单元134

6.2.2局部检测单元134

6.2.3系统的特点135

6.3视觉系统标定136

6.3.1摄像机标定136

6.3.2手-眼系统标定141

6.3.3摄像机-超声传感器的标定144

6.4物体空间位姿检测145

6.4.1目标物体识别146

6.4.2物体空间位姿检测方法149

6.5实验153

6.5.1系统标定153

6.5.2手-眼标定155

6.5.3物体位姿检测156

6.6本章小结157

参考文献158

第7章 基于多传感器信息分阶段控制方法159

7.1系统主要传感器及其性能160

7.1.1视觉传感器160

7.1.2超声传感器161

7.1.3六维腕力传感器162

7.1.4指端力传感器162

7.2人体感觉与运动控制系统164

7.2.1人体感觉与运动控制系统的结构164

7.2.2人体感觉与运动控制系统的模拟167

7.3基于多传感器信息的分阶段控制方法168

7.3.1多传感器信息的分类168

7.3.2分阶段控制系统结构及控制模型169

7.3.3基于模型知识库的物体识别方法173

7.3.4分阶段控制过程的实现175

7.4本章小结178

参考文献178

第8章 冗余度双臂空间机器人的协调控制179

8.1双臂空间机器人的分层递阶控制结构179

8.1.1机器人规划系统概述179

8.1.2双臂空间机器人的分层递阶控制结构181

8.2双臂空间机器人的协调控制方法184

8.2.1主要协调控制方法分类184

8.2.2基于主从式双臂的力／位混合控制方法188

8.3本章小结204

参考文献204

附录206

第9章离线编程及虚拟仿真环境217

9.1机器人仿真技术概述217

9.2 OG-DARSS仿真系统介绍218

9.2.1任意构形串联机器人运动学建模218

9.2.2机器人三维仿真模型的建立219

9.2.3 OG-DARSS的模块介绍221

9.3实时控制环境227

9.3.1 PA10机器人的实时控制环境228

9.3.2模块机器人的实时控制环境228

9.4本章小结229

参考文献229

第10章 拟人双臂机器人系统遥操作研究230

10.1单机-单操作者-多人机交互设备-多机器人遥操作体系230

10.1.1单机-单操作者-多人机交互设备-多机器人遥操作系统体系结构230

10.1.2基于虚拟现实的人机交互技术230

10.1.3基于Internet遥操作网络通信软件设计240

10.1.4多机器人遥操作控制策略的研究251

10.1.5遥操作实验研究265

10.1.6本节小结273

10.2多操作者-多机器人遥操作体系273

10.2.1多操作者多机器人遥操作系统体系结构273

10.2.2分布式预测图形仿真子系统278

10.2.3 MOMR系统的协调控制技术289

10.2.4多机器人遥操作技术292

参考文献296

第11章 典型操作任务仿真及实验研究299

11.1模拟实验的条件及目的299

11.1.1模拟实验的条件299

11.1.2模拟实验的目的300

11.2实验平台通信结构及协调控制过程300

11.3空间舱内典型双臂协调操作任务模拟实验302

11.3.1双臂协调插孔302

11.3.2双臂协调拧螺母307

11.3.3双臂协调搬运箱体313

11.4本章小结317

参考文献317

附录317