1.3 本书的主要内容

伴随着空间探索的不断深入，更多样化的空间任务对空间机器人机构设计与运动控制提出了更高的要求。

(1) 空间站结构环境复杂、微重力环境、能源有限等使得机器人空间站移动作业方式与一般地面机器人不同，如何优化空间站服务机器人的自由度，使其在完成任务的情况下具有最少的自由度和最大的可靠性与可维护性是一个核心技术问题。

(2) 空间存在杂散光，阴影区和光照区对比强烈，空间装置类似镜面的包覆层会对光线进行多次折反射、辐射等，会对作业目标特征形成严重干扰，对空间站服务机器人的目标识别与定位方法提出了很多挑战。

(3) 空间站多臂机器人的主要任务是基于扶手的空间移动以及各种维护、维修、安装等空间作业。机器人在移动作业过程中，不可避免地会与环境发生接触产生接触力或是形成闭链产生冲突内力等，这些都会影响机器人空间站移动作业控制的安全性，特别是在空间微重力环境下机器人需求的关节力矩很小，空间站机器人作业时与环境接触引起的接触力对稳定控制所带来的干扰更加明显。

基于上述问题，针对空间站多臂机器人代替航天员进行舱内外移动作业的应用需求，本书主要内容包括空间站多臂机器人机构设计、冗余自由度多臂协调运动分析与规划、空间复杂环境下基于视觉目标识别与定位和机器人移动作业控制方法等问题。各章节内容如下：

第1章绪论，主要介绍了空间站机器人的研究现状和发展趋势，以及本书各章节的主要内容。

第2章空间站多臂机器人机构设计，主要介绍空间站多臂机器人的仿生设计分析、自由度分析及相关详细机构设计。

第3章空间站多臂机器人冗余自由度多臂协调规划，主要推导了空间站多臂机器人的正运动学、机器人双臂和三臂的逆运动学及其冗余自由度的全局轨迹优化算法。

第4章基于双前馈空间站机器人的关节控制，主要建立了空间站多臂机器人的动力模型和关节电动机动力模型，并推导了基于这两个模型的双前馈关节控制方法。

第5章基于视觉的目标识别与定位算法，采用Retinex算法实现图像增强，基于全局特征库与局部兴趣点两种方式实现目标识别，并基于双目视觉实现目标的精确定位。

第6章空间站多臂机器人运动柔顺控制，提出了基于遗忘因子的阻抗控制策略，实现了空间站多臂机器人柔顺移动与作业。