當代行星機器人學(xué)：一種自主化系統(tǒng)設(shè)計方法

目錄

第1章引言

1.1地外天體探測與機器人學(xué)發(fā)展歷程

1.2行星機器人學(xué)概述

1.3本書的范圍和組織架構(gòu)

1.4致謝

第2章行星機器人系統(tǒng)設(shè)計

2.1引言

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

2.2.1任務(wù)場景定義

2.2.2功能分析

2.2.3需求定義和評價

2.2.4設(shè)計驅(qū)動因素識別

2.2.5概念評估與權(quán)衡

2.3任務(wù)場景:過去、現(xiàn)在和將來

2.3.1著陸任務(wù)

2.3.2巡視任務(wù)

2.3.3未來任務(wù)概念

2.4環(huán)境驅(qū)動因素設(shè)計考慮

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)計驅(qū)動因素與權(quán)衡

2.5.1基于任務(wù)驅(qū)動的系統(tǒng)設(shè)計因素

2.5.2系統(tǒng)設(shè)計權(quán)衡:案例研究

2.6系統(tǒng)運行選項

2.6.1工作流程

2.6.2自主工作

2.7子系統(tǒng)設(shè)計選項

2.7.1能源子系統(tǒng)

2.7.2熱控子系統(tǒng)

參考文獻

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被動式(無源)視覺傳感器

3.3.2主動式(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視覺傳感器標定技術(shù)

3.4.1幾何標定

3.4.2輻射標定

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

當代行星機器人學(xué)---一種自主化系統(tǒng)設(shè)計方法

.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

3.6.5自主導(dǎo)航

3.7過去和現(xiàn)有的任務(wù)方法

3.7.1月球探測視覺系統(tǒng):著陸器和巡視器

3.7.2海盜號視覺系統(tǒng)

3.7.3火星探路者號視覺處理系統(tǒng)

3.7.4火星探測漫游者和火星科學(xué)實驗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)視覺測試與驗證

3.7.7歐洲火星太空生物漫游者全景相機地面處理技術(shù)

3.7.8其他機器人視覺系統(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

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)語定義

4.2.2地外天體導(dǎo)航技術(shù)

4.2.3當前和過去飛行巡視器導(dǎo)航系統(tǒng)

4.3導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

4.3.1需求分析

4.3.2設(shè)計要素

4.4定位技術(shù)與系統(tǒng)

4.4.1方向估計

目錄

.Ⅵ.

4.4.2相對定位

4.4.3絕對定位

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地形評估

4.5.4路徑規(guī)劃

4.5.5控制技術(shù)

4.6未來星表導(dǎo)航技術(shù)

4.6.1計劃發(fā)射的飛行巡視器

4.6.2未來巡視器任務(wù)

4.6.3為未來導(dǎo)航技術(shù)提供試驗場地

4.6.4未來能力

參考文獻

第5章操控與控制

5.1前言

5.1.1行星機械臂綜述

5.2機械臂系統(tǒng)設(shè)計

5.2.1規(guī)格和要求

5.2.2設(shè)計權(quán)衡

5.3機械臂控制

5.3.1底層控制策略

5.3.2機械臂軌跡生成

5.3.3碰撞規(guī)避

5.3.4頂層控制策略

5.4測試和驗證

5.4.1測試策略

5.4.2測試活動范圍

5.4.3驗證方法

當代行星機器人學(xué)---一種自主化系統(tǒng)設(shè)計方法

.Ⅶ.

5.5未來趨勢

5.5.1雙臂操作

5.5.2全身運動控制

5.5.3移動操作

參考文獻

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器載部分運行模式

6.3任務(wù)操作軟件

6.3.1設(shè)計考慮

6.3.2地面操作軟件

6.3.3器載操作軟件

6.3.4性能測量

6.4規(guī)劃和調(diào)度

6.4.1規(guī)劃調(diào)度軟件設(shè)計考慮

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先進方法

6.5.3分類標準

6.5.4設(shè)計案例:可重構(gòu)的巡視器GNC

6.6驗證與確認

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:火星巡視器以目標為導(dǎo)向的自主操作

目錄

.Ⅷ.

6.7.1設(shè)計目標

6.7.2器載軟件架構(gòu)

6.7.3實現(xiàn)和驗證

6.7.4與地面操作結(jié)合

6.7.5設(shè)計注意事項

6.8未來趨勢

6.8.1自主機器人

6.8.2通用機器人操作系統(tǒng)

6.8.3多智能體系統(tǒng)

參考文獻