空间机器人动力学与控制

课程编码：082501M04001H 英文名称：Space Robot Dynamics and Control 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：王蜀泉

本课程是飞行器设计专业的核心课程。本课程面向空间操控背景，介绍空间机器人动力学与控制相关知识。主要内容包括现代姿态运动的描述方法、刚体动力学建模与分析、空间机器人动力学建模方法、基于Lyapunov稳定的姿态控制、基于VSCMG执行机构的姿态控制与奇异规避、空间机器人双臂协调控制、空间机器人碰撞力学等内容。
通过本课程，学生应掌握空间机器人动力学与控制基础知识与前沿动态，具有在相关领域开展深入研究的能力。

理论力学、自动控制原理

第一章 引言 4学时 王蜀泉
第1节 空间探索基本知识
第2节 空间机器人应用知识介绍
第二章 姿态的描述方法介绍 9学时 王蜀泉
第1节 欧拉角描述法、主转动矢量描述方法、四元数方法
第2节 CRP方法、MRP方法、
第3节 SOP方法、相关前沿研究介绍
第三章 姿态动力学 12学时 王蜀泉
第1节 质点系的动力学、刚体动力学
第2节 双自旋卫星
第3节 重力梯度稳定卫星动力学，分析力学基本概念
第4节 分析力学基本原理，拉格朗日方程
第四章 姿态控制 12学时 王蜀泉
第1节 非线性控制简介
第2节 动量控制设备、VSCMG基本模型
第3节 基于动量设备的姿态控制、VSCMG空运动、
第4节 CMG奇异点规避、相关前沿研究介绍
第五章 机器人运动学 6学时 王蜀泉
第1节 齐次坐标与齐次变换、机械臂位姿与关节状态、运动学正问题与逆问题
第2节 机器人D-H参数法、典型机械臂运动学求解
第六章 空间机器人动力学 3学时 王蜀泉
第1节 第二类拉格朗日方程、机器人动力学建模
第七章 空间机械臂路径规划 3学时 王蜀泉
第1节 关节空间路径规划、笛卡尔空间路径规划
第八章 期末考试 3学时 王蜀泉
第1节 期末考试

王蜀泉，中科院空间应用工程与技术中心，研究员，空间探索技术研究室副主任。立足于宇航科学与技术学科，探索空间新概念，推动前沿技术工程应用。在空间复杂系统动力学与自动化、空间智能系统、空间安全等方向开展探索性科学研究；承担载人航天工程科学应用分系统与运动相关项目控制系统设计工作；面向深空探测与地月空间领域开展未来空间任务的方案论证与系统设计。