Underactuated Robotic Hands pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Birglen, Lionel/ Laliberte, Thierry/ Gosselin, Clement M.

出品人:

页数:241

译者:

出版时间:

价格:99

装帧:

isbn号码:9783540774587

丛书系列:

图书标签:

• Robotics
• Underactuated Mechanisms
• Hand Design
• Control Systems
• Mechanical Engineering
• Automation
• Artificial Intelligence
• Grasping
• Manipulation
• Robotic Hands

好的，这是一本名为《Advanced Kinematics in Space》的图书简介，内容详尽，并严格避免提及您提到的特定书籍名称或任何表明是AI生成的迹象。 图书简介：《Advanced Kinematics in Space: Modeling, Analysis, and Control of Complex Multi-Body Systems》 概述： 《Advanced Kinematics in Space》是一部全面而深入的专著，专注于探讨在地球外环境，特别是太空探索和卫星平台任务中遇到的复杂多体系统运动学（Kinematics）问题。本书旨在为航天工程师、机器人专家、空间系统设计师以及从事高级动力学研究的研究人员提供一个坚实的理论基础和实用的分析工具。本书的核心在于对那些传统刚体动力学方法难以精确描述的、具有高度耦合和非线性特征的系统的运动学建模与分析。 在太空任务日益复杂的今天，无论是超大型可部署结构、柔性太阳能帆板阵列，还是精密在轨服务机器人，它们的运动学行为都显著受到低重力、真空环境以及长时间运行累积误差的影响。本书系统地梳理了从基本欧拉-拉格朗日描述到张量分析在空间系统中的应用，重点攻克了涉及大量自由度（DoF）系统的建模挑战。 核心内容与结构： 本书内容组织严谨，分为五大部分，共十八章，层层递进地构建了高级空间运动学分析的知识体系。 第一部分：基础与坐标变换的深化（Foundations and Advanced Transformations） 本部分首先回顾了经典运动学的基础概念，但立即将重点转向空间应用中的特殊需求。 1. 空间坐标系的选择与转换： 详细讨论了惯性系、体坐标系、任务坐标系之间的精确转换，特别关注了与任务要求（如姿态锁定、跟踪特定地面目标）相关的非标准参考系定义。引入了四元数（Quaternions）在避免万向节死锁方面的优势，并给出了高维四元数代数在复杂空间结构中的应用示例。 2. 微分运动学与雅可比矩阵的奇异性分析： 深入探讨了速度、角速度的解析表示。核心部分在于对雅可比矩阵（Jacobian Matrix）的深入分析，包括其秩亏损（Rank Deficiency）条件、奇异位形（Singular Configurations）的识别及其对系统控制的影响。 第二部分：复杂多体系统的运动学建模（Kinematic Modeling of Complex Multi-Body Systems） 这是本书的技术核心之一，专注于如何构建精确的数学模型来描述具有大量连接点和约束的系统。 3. 链式结构与树状结构建模： 针对卫星姿态控制系统中的机械臂、部署机构，介绍了基于迭代法和递推法（Recursive Methods）的运动学建模技术。重点分析了闭环结构（如空间桁架）的运动学约束方程的建立与求解。 4. 柔性体运动学的初步引入： 考虑到航天器结构（如大型天线、桁架）的固有柔性，本章讨论了如何将小范围的结构变形纳入运动学分析。引入了浮动坐标系（Floating Frame of Reference Formulation）的基础概念，为后续更复杂的动力学分析打下基础。 5. 约束运动学的张量方法： 运用微分几何和张量分析工具，对系统中的非完整约束（Nonholonomic Constraints）和完整约束进行统一描述。这对于处理空间站对接、捕获等过程中的复杂接触和摩擦建模至关重要。 第三部分：轨迹生成与规划（Trajectory Generation and Planning） 本部分从运动学角度出发，讨论如何在给定约束下生成平滑且可实现的运动轨迹。 6. 速度空间与位形空间的映射： 分析了系统速度在输入空间（如关节力矩）和操作空间（末端执行器位置/姿态）之间的映射关系。 7. 逆运动学的高效求解： 针对高自由度系统，传统解析解往往不可行。本章详细介绍了数值迭代法（如牛顿-拉夫森法、Levenberg-Marquardt算法）在求解逆运动学问题中的收敛性分析、初始化策略以及局部最优解的规避技术。 8. 时间最优与能量约束下的轨迹优化： 将运动学限制与系统能耗、时间效率相结合，探讨如何生成满足特定性能指标的最优运动轨迹。 第四部分：空间操作与交互运动学（In-Orbit Manipulation and Interaction Kinematics） 本部分关注航天器在轨服务（On-Orbit Servicing, OOS）和空间装配任务中特有的运动学挑战。 9. 抓取与定位的运动学： 针对空间目标抓取，详细分析了末端执行器与目标对象之间的相对运动学，包括接触力学在运动学模型中的集成。 10. 多臂协作运动学： 针对多机械臂同时操作一个大型结构或目标物体的情况，研究了冗余度管理、碰撞避免的运动学协调策略。 11. 与非合作目标的相对运动学： 探讨了对失控卫星或空间碎片进行检查、捕获任务时，由于目标姿态不确定性带来的运动学分析难题。 第五部分：误差分析与系统辨识（Error Analysis and System Identification） 精确的运动学模型依赖于准确的参数输入。本部分讨论了实际系统中的误差来源及补偿方法。 12. 运动学模型参数辨识： 针对制造误差、安装公差和长期老化导致的运动学模型偏差，提出了基于实验数据和传感器反馈的参数修正方法。 13. 运动学误差传播模型： 分析了从关节传感器到末端执行器之间误差传递的敏感性，并引入了蒙特卡洛模拟来评估系统性能的鲁棒性。 14. 实时运动学补偿： 结合传感器融合技术（如视觉测量），探讨如何在任务执行过程中对运动学模型进行实时迭代更新，以确保高精度操作。 适用读者： 本书内容严谨，数学推导详尽，适合具有扎实的线性代数、微积分和基础控制理论背景的研究生、博士后研究人员以及从事空间任务规划、卫星姿态与轨道控制（AOCS）、空间机器人技术研发的高级工程师。通过学习本书，读者将能够构建和分析当前最先进的、具有高度动态和结构复杂性的空间系统的运动学行为。

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