您已将商品成功加入收藏夹！我国登月“第一人”　清华秘密研制登月机器人--二七淮东苏建军机器人实验室
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我国登月“第一人”&清华秘密研制登月机器人
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前苏联制造的Ｌｕｎａ系列月球探测器之一
&&& 随着“神舟四号”年底发射日期的初步确定、中国载人航天梦想实现日期的逐渐临近，科学家们的眼光越来越集中到深空探测领域，而月球探测作为深空探测的第一步更是吸引了众多目光。 &&& “月球机器人的研制我们一直在进行，而且是比较秘密的。我也知道，随着我国载人航天即将实现，我们的研究将会越来越受到大家的关注。”作为我国研制月球机器人的领头羊，清华大学的专家教授们为此付出了很多的心血。虽然有些现状和数据还不能公开，但记者通过对清华大学参与月球机器人研制的专家教授的采访，对我国的首个月球机器人还是有了不少的了解。 &&& 无人遥控与有人驾驶&机器人其实是月球车 &&& 清华大学计算机系副教授朱纪洪建议记者首先从概念上了解月球机器人。据他介绍，月球机器人又可以称作月球车，就是对月球进行考察、分析、取样的专用车辆，分为无人遥控和有人驾驶两种。我国研究的重点主要在无人遥控上面，主要任务是：从遥感数据验证天文学推理的各种科学理论与事实，对特定地区进行探测，判断月球上的水温、火山、峡谷、月球表面生成与进化过程，对月球表面的太阳辐射线、太阳风、陨石等的活动情况进行探测，对月球上的岩石进行全面的调查与分析，对月球上所有区域的资源数据进行收集，为建立天文台做地盘的调查，做各种元素的加热实验及氦－３的抽样实验。 &&& 研究机构有好几家&最终方案尚未确定 &&& １９９８年，我国有关方面通过了由清华大学牵头的“月球探测机器人总体方案设计及关键技术分解”的立项研究，揭开了我国月球车研究的序幕。“由于月球上的环境恶劣，在自适应系统、密封、热控、润滑、能源、通讯等方面的要求都较高。因此月球机器人的设计是一项复杂的系统工程，其研究涉及到许多学科和领域。”采访中，几乎所有的专家都在向记者强调这项设计的复杂性。那么，清华大学现在研制的月球车究竟是什么模样呢？ &&& 朱副教授大致向记者描述了一下：由于月球表面崎岖不平，所以正在设计中的月球车采用了６个轮子，其中每侧的两个轮子通过两个摇臂与另一个轮子相连，车尾部还有一个摇臂用来减轻车身的起伏。月球车每个轮子里都装有一台发动机，采用自备电池和太阳能电池供电，每个轮子都可单独启动，这套独特的驱动系统能确保月球车在月球上轻松越过１８厘米高的障碍，而车身没有大的起伏，真正做到在月球上“如履平地”。此外，月球车前部还装有一排４个探照灯，顶部装有一台三维立体摄像机，这台有三个摄像头的摄像机具有全新摄影功能，并能将照片传回地面控制中心。“就目前的研究情况看，我们的月球车还无法适应月球上的环境。而且据我所知，目前国内有好几家科研院所都在设计未来的月球车，而我们设计的是其中方案之一，中国月球车的最终方案还没有最后确定。”朱副教授说道。 &&& 回收不经济&机器人永久留月球 &&& 据专家透露，经过８年的研究，太空机器人专家研究小组已在某大学实验室建成了模拟“机器人遥控操作系统”，系统 模拟了科学家在地面操作太空机器人的行动。当科学家在房间内转动操作把手，屏幕上模拟的太空机器人会照着操作人员的指挥运动，隔几秒钟后，另一个房间两只真正的机器人手臂会发生同样的操作。之所以需要两只手臂，是因机器人在太空工作时，有时需要用一只手臂抓紧物体来稳定身体。 &&& 据了解，登月机器人将以火箭发射形式升空，发射时呈蜷缩状，以避免加速度可能造成的损坏。月球机器人将用于考察太空人未来的登陆地点、科学家感兴趣的区域，以及放置仪器、收集样本和传送视频图像等。采集到的岩石样品用返回舱送回。因为回收不经济，机器人则永久留在月球上。
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&&& 工作更安全&派机器人首先登月&&&&&此前有消息称，中国首先登上月球的将是模样怪异的机器人而不是人。这则消息在太空机器人专家、清华大学计算机&&& 系副主任孙增圻教授那里得到了证实。他说：“月球探测是一个国家空间技术高度发展的重要标志，而太空机器人将在中国人登上月球前承担主要探测任务，并将在卫星维修、太空科学试验等活动中发挥重要作用。”有专家认为，在太空，宇航员是极其昂贵的资源，用机器人代替宇航员的某些工作将更加安全、经济。 &&& 此外，北京也成立了第一个太空机器人的专门研究机构――国家高技术航天领域空间机器人工程研究中心。中心常务副主任梁斌在接受访问时说：“中国太空机器人研究在许多关键技术方面已取得突破性进展，一旦需要太空机器人上天，会很快实施。” &&& 梁斌说，与地面机器人相比，太空机器人必须更加智能化，有更强的自主能力，具有抵抗辐射等各种太空特性。 &&& 具备发射条件&登月计划分４阶段 &&& 在《中国航天“十五”发展纲要》中，“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”被放到了重要位置。专家认为，从目前我国在信息技术、材料技术、真空技术、现代控制技术等领域的发展来看，我国已具备发射月球轨道卫星的航天技术条件。参考美、俄、日、欧洲等国的发展道路，考虑到我国目前的科学技术水平和综合国力，建议我国实施月球探测计划可分以下四个阶段来实现： &&& 第一阶段是研制和发射月球轨道器、软着陆月球登陆器和月球车。该阶段的任务主要是对月球进行遥感探测与成像分析，并将图像与数据发回地面。第二阶段实现取样返回。登陆器自动登陆月球，月球车自动漫游，机器人取样器和钻岩机获取月球土壤和岩石的样本并返回地球。第三阶段实施载人登月计划。在月球建立短期的工作站，由宇航员在月球上进行各项科学实验，尤其是进行生保系统实验，创造人类在月球上生活的必要条件。第四阶段的任务是人类在月球上定居。要求有足够的人数在月球上活动，一方面继续深入研究月球，另一方面利用月球的资源和条件，制造地球上不能实现或当时已经快要枯竭的人类生活必需品和获得相应的资源。 &&& 新闻链接 &&& 月球是太空中转站 &&& 月球是地球惟一的天然卫星，是距离地球最近的天体，是人类探测与研究程度最高的地外星球，所以月球是人类走向深空的首选目标，也是人类探测太空并开发利用太空资源的前哨与中转站。 &&& 月球探测从１９７６年以后沉寂了近１８年。一方面是因为大家意识到，虽然人类登上了月球，但耗资太大，探测水平不高，所以必须要采取新的技术和新的方式，另一方面也有冷战结束和前苏联解体的因素。经过总结和反思，１９８６年美国航空航天局提出了“又快、又好、又省”新的空间探测战略，１９８９年老布什宣布要重返月球。１９９４年，美国发射了无论在技术上还是在科学研究上都具有更高水平的“克莱门汀号”环月探测器，不但开始了全月面元素的分布与含量的探测，并意外发现了在月球南极区水存在的信息，从而掀起了新一轮的探月高潮。& &&& 在去年“艺术与科学国际作品展”中展出的月球概念车，它是按照清华大学设计的一款无人遥控月球车的真实技术参数，等比例缩小制成的。&
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恩，有同感。
很喜欢认识朋友，就象21天成功训练营---/train里说的，应该热忱、互助！希望我们也能成为网络世界里的朋友：）
乐萁儿(游客) |
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好文章，偶也来赞一下
无意中发现你的这篇文章，感觉很棒，就像当初我发现21天成功训练营（/train）兴奋的感觉一样。现在，我已参加完21天成功训练营并且做的很好。我想转载一下你的这篇文章，不知可不可以？
乐萁儿(游客) |
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非线性机器人系统控制理论/2苏玉鑫
商品名称：非线性机器人系统控制理论/9787030...
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书名:非线性机器人系统控制理论
原价：35元
作者:苏玉鑫
出版社： 科学出版社
出版日期：日
版次：第1版
装帧：平装
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《非线性机器人系统控制理论》从工程实际的角度出发，争取用浅显的叙述，架起机器人系统控制理论分析和工程实际需求的桥梁，争取为一般工科学生和工程技术人员建立起高品质的非线性机器人系统控制所需的基础知识，消除阅读理解高品质非线性机器人控制文献的障碍。
前言第一章 非线性控制理论基础1.1 基本概念1.2 Lyapunov稳定性理论1.3 时变非线性系统分析1.4 无源性1.5 信号的界1.6 非线性系统控制性能指标第二章 机器人系统控制基本方法2.1 机器人系统模型和基本特性2.2 机器人系统位置控制2.3 机器人系统轨迹跟踪控制第三章 机器人系统位置PID控制3.1 机器人系统线性PID位置控制3.2 机器人系统非线性PID位置控制第四章 机器人系统轨迹跟踪分散控制4.1 不确定机器人分散线性PD轨迹跟踪4.2 不确定机器人分散线性滑模PD轨迹跟踪4.3 不确定机器人分散滑模非线性PD轨迹跟踪第五章 机器人系统输出反馈控制5.1 机器人系统输出反馈PD+位置控制5.2 机器人系统输出反馈PID全局渐近稳定位置控制5.3 机器人系统输出反馈自适应轨迹跟踪控制第六章 机器人系统输入受限控制6.1 机器人系统输入受限饱和PD+位置控制6.2 机器人系统输入受限饱和PID位置控制6.3 机器人系统输出反馈饱和PD+（OSPD+）轨迹跟踪控制6.4 机器人系统输出反馈饱和自适应（OSAPD）轨迹跟踪控制6.5 机器人系统输出反馈类滑模饱和PD（OSPD）轨迹跟踪控制第七章 机器人系统有限时间控制7.1 有限时间稳定基本概念7.2 机器人系统有限时间PD+位置控制 7.3 机器人系统输入受限有限时问PD+位置控制 7.4 机器人系统有限时间PD+轨迹跟踪控制 参考文献
第三章 机器人系统位置PID控制
在第二章中，我们已经介绍了机器人系统位置控制的基本方法。但读者可能已经注意到，这两种简单的位置控制方法都需要部分机器人系统的模型信息，即需要确知重力矢量项。而我们知道，机器人系统是一个复杂的多变量非线性系统，若想精确获得系统的模型不是一件轻松的事情。这一点对机器人动力学模型中的重力矢量项来说，显得就更为困难。因为，重力矢量项与机器人末端执行器的操作对象直接相关，而我们知道机器人系统的操作对象又是多种多样的。为了克服重力不确定项的影响，Tomei提出了自适应PD控制策略，实现了不确定机器人系统的精确位置控制；对此自适应PD控制策略，Kelly省去了Tomei稳定性证明中要引用LaSalle不变性原理的过程，直接应用Lyapunov直接方法证明了闭环系统的全局渐近稳定性，并提出了一种新的全局渐近稳定自适应控制方案。这种自适应PD控制策略，还存在两个弱点：其一，虽然可以不晓得机器人系统的重力矢量项，但重力矢量项的结构和参数回归矩阵必须已知，以便利用线性化参数自适应技术；其二，控制器的参数整定十分复杂，必须满足非常复杂的不等式关系。因此，长期以来，不依赖于模型信息的机器人系统的高精度控制方法一直是人们不懈追求的目标。
并且，尽管现代控制理论与技术在过去的二十几年中取得了长足的进步，但在大多数实际机器人系统的控制中仍广泛采用传统的线性比例一积分一微分（proportional-integral-derivative，PID）控制。这不仅仅是因为线性PID控制具有结构简单、控制器参数整定规则明晰和工程易实现的特点，而且因为大量的实际应用表明PID控制能够提供大多数实际需求的精度。我们知道大多数实用的机器人系统的PID控制并不需要涉及其系统模型信息，但这种十分简单的PID控制策略闭环系统的稳定性分析一直是一个难题。Takegaki与Arimoto在1981年的工作对PD控制器的分析，奠定了人们采用理论分析的方法分析PD控制非线性机器人系统稳定性的基础。直到Arimoto等用饱和非线性项取代传统线性PID控制中的线性积分项，才证明了非线性机器人系统在此PD加饱和积分项的控制作用下的全局渐近稳定性。沿着这个思路，包含各种各样饱和函数的非线性PID控制策略纷纷涌现，很好地解决了各种实际问题。
本章首先应用Lyapunov直接稳定性理论和La Salle不变性原理，分析了不确定非线性机器人系统常用线性PID控制的半全局渐近稳定性，也就是通常所说的工程渐近稳定性，即吸引域的大小可以通过提高控制器的增益而扩大到整个状态空间。在第3.2节中，介绍了全局渐近稳定的线性PD加饱和I（PD-NI）控制，同时证明了为提高系统的响应速度而发展的一种线性PD加非线性PI（PD-NPI）控制系统的全局渐近稳定性。为了直观体现非线性PID控制较传统的线性PID控制的效果，给出了两自由度机器人系统的数值仿真结果，验证了PD～NPI良好的控制性能。
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