本书基于作者多年来承担航天领域重大项目及其他国家级项目取得的研究成果，对空间机械臂的容错运动控制等相关基本理论和方法进行系统且深入的介绍。本书共8章，主要内容包括空间机械臂概述、空间机械臂的关节故障及容错技术、关节故障空间机械臂数学模型、关节故障空间机械臂运动能力分析、关节锁定故障空间机械臂容错运动控制策略、关节自由摆动故障空间机械臂容错运动控制策略、关节部分失效故障空间机械臂容错运动控制策略以及空间机械臂容错技术未来展望等。本书提出的理论、方法紧密结合实际，可用于解决空间机械臂发生关节故障时涉及的相关技术问题。 本书可作为高等学校机器人工程及相关专业研究生的教材，也可作为空间机械臂应用领域的研发人员及工程技术人员的参考书。

第1章 空间机械臂概述
1.1 空间机械臂的组成
1.2 空间机械臂国内外发展现状
1.2.1 国外典型空间机械臂
1.2.2 国内空间机械臂发展概况
1.3 空间机械臂应用分析
1.3.1 空间机械臂应用环境特点分析
1.3.2 空间机械臂自身特性分析
1.3.3 空间机械臂任务特点分析
1.4 空间机械臂故障案例及容错需求分析
小结
参考文献
第2章 空间机械臂的关节故障及容错技术
2.1 故障分类及应对方法概述
2.1.1 典型故障分类
2.1.2 关节故障应对方法
2.2 关节锁定故障空间机械臂容错规划与控制研究现状
2.2.1 关节锁定故障空间机械臂数学建模研究现状
2.2.2 关节锁定故障空间机械臂运动能力影响分析研究现状
2.2.3 关节锁定故障空间机械臂容错运动控制策略研究现状
2.3 关节自由摆动故障空间机械臂容错规划与控制研究现状
2.3.1 关节自由摆动故障空间机械臂数学建模研究现状
2.3.2 关节自由摆动故障空间机械臂运动能力影响分析研究现状
2.3.3 关节自由摆动故障空间机械臂容错运动控制策略研究现状
2.4 关节部分失效故障空间机械臂容错规划与控制研究现状
2.4.1 关节部分失效故障空间机械臂数学建模研究现状
2.4.2 关节部分失效故障空间机械臂运动能力影响分析研究现状
2.4.3 关节部分失效故障空间机械臂容错运动控制策略研究现状
小结
参考文献
第3章 关节故障空间机械臂数学模型
3.1 常态下空间机械臂运动模型
3.1.1 空间机械臂运动学建模
3.1.2 空间机械臂动力学建模
3.2 关节故障通用表征模型
3.3 关节部分失效故障空间机械臂数学建模
3.3.1 关节部分失效故障空间机械臂运动学耦合关系
3.3.2 关节部分失效故障空间机械臂动力学耦合关系
3.4 关节锁定故障空间机械臂运动模型重构
3.4.1 关节锁定故障空间机械臂运动学模型
3.4.2 关节锁定故障空间机械臂动力学模型
3.5 关节自由摆动故障空间机械臂运动学动力学耦合关系
3.5.1 关节自由摆动故障空间机械臂运动学耦合关系
3.5.2 关节自由摆动故障空间机械臂动力学耦合关系
小结
参考文献
第4章 关节故障空间机械臂运动能力分析
4.1 典型的空间机械臂运动能力指标
4.1.1 末端可达性
4.1.2 灵巧性
4.1.3 负载操作能力
4.2 关节故障空间机械臂末端可达性分析
4.2.1 关节锁定故障空间机械臂工作空间
4.2.2 关节自由摆动故障空间机械臂工作空间
4.2.3 关节部分失效故障空间机械臂工作空间
4.3 关节故障空间机械臂灵巧性分析
4.3.1 运动学灵巧性
4.3.2 动力学灵巧性
4.3.3 仿真算例
4.4 关节故障空间机械臂负载操作能力分析
4.4.1 动态负载能力
4.4.2 末端操作力
4.4.3 仿真算例
4.5 关节故障空间机械臂综合运动能力分析
4.5.1 指标全局化处理与标准化处理
4.5.2 综合运动能力指标构造
小结
参考文献
第5章 关节锁定故障空间机械臂容错运动控制策略
5.1 空间机械臂运动能力退化预防策略
5.1.1 运动能力退化预防过程分析
5.1.2 关节人为限位求解
5.1.3 仿真算例
5.2 关节锁定故障空间机械臂参数突变抑制
5.2.1 参数突变现象分析
5.2.2 关节速度参数突变抑制
5.2.3 关节力矩参数突变抑制
5.2.4 最优抑制系数函数求解
5.2.5 仿真算例
5.3 关节锁定故障空间机械臂容错路径规划
5.3.1 面向灵巧性最优的空间机械臂容错路径规划
5.3.2 负载操作能力最优的空间机械臂容错路径规划
5.4 关节锁定故障空间机械臂全局容错轨迹优化
5.4.1 关节空间容错构型群组求解
5.4.2 面向多约束多优化目标的全局容错轨迹优化
5.4.3 仿真算例
小结
参考文献
第6章 关节自由摆动故障空间机械臂容错运动控制策略
6.1 关节自由摆动故障空间机械臂运动学与动力学耦合特性分析
6.1.1 非完整约束特性分析
6.1.2 冗余特性分析
6.1.3 运动学与动力学耦合程度分析
6.1.4 动力学可控性及可控程度分析
6.2 空间机械臂自由摆动故障关节锁定处理策略
6.2.1 自由摆动故障关节最优锁定角度求解
6.2.2 面向被动关节调控任务的主动关节速度求解
6.2.3 关节自由摆动故障空间机械臂欠驱动控制
6.2.4 仿真算例
6.3 关节自由摆动故障空间机械臂轨迹优化
6.3.1 基于多项式插值的关节自由摆动故障空间机械臂轨迹优化
6.3.2 基于零空间项的关节自由摆动故障空间机械臂轨迹优化
6.3.3 仿真算例
6.4 关节自由摆动故障空间机械臂多阶段容错策略
6.4.1 多阶段容错策略条件分析
6.4.2 面向轨迹奇异规避的多阶段容错策略
6.4.3 面向少输入多输出任务的多阶段容错策略