本章的最终目标是,一架刚性飞机在扁圆形旋转地球上空的运动方程。平地方程描述了在重力恒定的非旋转地球上一小块区域上的运动,我们将作为特殊情况推导得出该方程。为了达到这个最终目标,我们将使用经典力学的矢量分析来建立运动方程,使用矩阵代数来描述坐标系的运算,并使用大地测量学、引力和导航中的概念来介绍地球形状和质量引力的影响。在第 2 章之前,作用在飞行器上的力矩和力(地球的质量引力除外)将是抽象的。在此阶段,只要有合适的力和力矩模型,这些方程就可以用来描述任何类型的航空航天飞行器(包括地球卫星)的运动。术语“刚性”意味着不允许结构灵活性,并且假定飞行器中的所有点始终保持相同的相对位置。在大多数情况下,这种假设对于飞行模拟来说已经足够好了,并且对于飞行控制系统设计来说也足够好了,前提是我们不试图设计一个系统来控制结构模式或减轻飞机结构上的气动载荷。运动方程处理所需的矢量分析通常会给学生带来困难,特别是角速度矢量的概念。因此,提供了相关主题的回顾。在某些情况下,我们已经超越了传统的飞行力学方法。例如,由于四元数具有“全姿态”能力以及在模拟和控制中的数值优势,因此引入了四元数。它们现在广泛应用于模拟、机器人、制导和导航计算、姿态控制和图形动画。主题来自
近年来,人们对太空服务的需求呈爆炸式增长,导致用于商业、科学或军事目的的绕地球运行卫星数量稳步增加 (1)。事实上,环境、经济和战略方面的考虑支持这样一种说法,即太空基础设施的未来将取决于执行在轨服务的能力,包括广泛的太空操作,如检查、停泊、加油、维修、组装等。可以肯定的是,这些操作将借助新型自主或半自主机器人系统进行。毫无疑问,太空机器人技术是一个重要因素,它可以极大地帮助人类在恶劣和危险的环境中过渡到常规太空作业。虽然总的来说,太空机器人技术是一个很大的领域,包括自主卫星和航天器、行星探测车和配备铰接机构的轨道航天器,但在本文中,我们使用太空机器人技术一词主要指后者。因此,我们的目标是简要概述(大量)航天器装载机械手系统的文献,特别是强调它们在未来轨道维修任务中的预期用途。本文大致分为三个不同的部分。在第一部分中,我们概述了航天器装载机器人系统 (SMRS) 对未来在轨维修任务的重要性。在第二部分中,我们回顾了当前用于 SMRS 建模和控制的方法。第三部分介绍了使用超复数语言(即对偶四元数)对 SMRS 建模和控制的一些新发展。与更传统的方法相比,这种数学形式主义具有多种优势,主要源于由此产生的运动方程的紧凑表示,以及能够提供一个统一的框架,该框架涵盖 SMRS 的组合平移和旋转运动,而无需任何简化(例如,人为解耦)假设。我们希望本文能让读者更好地了解太空机器人任务所带来的挑战和巨大机遇。
本主论文的工作旨在仅使用一个摄像头来构建一个简化的对象检测系统。工作建设的动机是寻求改善医院的自主导航系统,以提高药物运输到床的安全性和影响。该系统试图在医院的环境和位置标记中检测到与机器人内部地图上的位置相等的位置标记,以寻求未来自动浏览技术准确性的方法。将来有目的是将这些技术用于皇家机器人,并在医院区域内进行药物和文件的交付,因为环境中缺乏安全性并使医生能够与患者一起在床上花费更多的时间。该方法分为数字的获得和图像处理模型,仅使用一个摄像机构建距离检测算法,以及使用检测到的距离和Quatenius转换为Euler角度的标记定位。通过混淆矩阵和图形图来验证获得数字的方法,以证明图像检测的质量,并且通过比较通过实际度量获得的结果来验证距离,从而验证了开发物的质量。结论令人满意,机器人能够通过地图创建标记,通过通过相机识别对象,在接近现实的位置,获得小于半米的得分手错误率。