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强化学习驱动的双臂空间机器人紧急姿态调控研究

目录

内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1.1空间机器人技术发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1.2双臂机器人应用需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.1.3紧急姿态控制的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2.1传统姿态控制方法综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.2.2基于强化学习的控制研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.2.3双臂机器人姿态控制挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.3.1主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

1.3.2具体研究目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

1.4技术路线与创新点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

1.4.1技术实现路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

1.4.2本研究的创新之处．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

相关理论与技术基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.1空间机器人动力学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.1.1机器人运动学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.1.2机器人动力学建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2姿态控制理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.2.1姿态表示方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.2.2姿态误差分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

2.3强化学习算法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

2.3.1强化学习基本框架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.3.2经典强化学习算法介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

2.4双臂机器人协调控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

2.4.1双臂机器人构型分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

2.4.2双臂协调控制策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

基于强化学习的紧急姿态控制方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.1控制问题描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.1.1状态空间定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.1.2动作空间设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

3.1.3奖励函数构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.2深度强化学习算法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.2.1DDPG算法原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

3.2.2算法优势分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

3.3网络结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

3.3.1值函数网络设计．．．．．．．．．．