文档介绍：分类号: UD C’: 密级: 编号: 工学硕士学位论文水下机器人一机械手系统运动规划与控制技术研究硕士研究生: 指导教师: 学位级别: 学科、专业: 所在单位: 论文提交日期: 论文答辩日期: 学位授予单位: 彭生全张铭钧教授工学硕士机械制造及其自动化机电工程学院 2012年3月 2012年3月哈尔滨工程大学 Classified Index: : ADissertation fortheDegree Research on theMotion Planning and Control for Underwater Vehicle--Manipulator System Candidate:Peng Shengquan Supervisor: Mingjun Academic Degree Applied for: Master ofEngineering Specialty: MechanicalManufacture andAutomation Date ofSubmission: .March,20 2 Date ofOral Examination: March,2012 University:Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字):留芏全日期: a。f2,.年?月邝日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文~律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(口在授予学位后即可难授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字):留兰金导师’(签字): 日期:占口7z年弓月心日 a ,海洋资源的开发和利用越来越受到人类的重视,含有作业机械手的水下机器人一机械手系统(Underwater Vehicle—Manipulator System, 简称为UVMS)将成为人类开发和利用海洋资源过程中的重要工具,也是目前唯一能在深海作业的高技术装备。UVMS属于高度冗余、模型非线性的多自由度机械系统,在给定的水下作业任务下,研究其作业过程的运动规划及控制技术,对提高其控制性能、可靠性和智能化水平,加快其实用化进程具有重要的研究意义和实用价值。为了开展UVMS运动规划与控制技术的研究工作,本文研制了水下电动机械手的本体结构,与小型AUV本体集成构成UVMS实验装置;建立了UVMS运动学与动力学模型和仿真实验平台;研究了UVMS运动控制策略和运动规划技术。根据课题要求,研制了适合大深度作业的小型水下电动机械手本体结构,与小型 AUV本体集成构成UVMS实验装置。根据设计指标,进行了机械手总体方案的设计。为了便于功能的扩展和缩短机械手的研制周期,完成了机械手摆动关节的模块化设计, 并进行由模块化摆动关节组合成多自由度机械臂的组装实验。根据机械手的操作对象, 进行了具有缆绳剪切功能末端执行器的设计。建立UVMS运动学与动力学模型和仿真实验平台。在UVMS建模方面,建立了系统的正向运动模型,并根据建立的运动学模型推导了系统的雅可比矩阵和运动学逆解。为了解决运动坐标系下速度不可积的问题,。为了研究UVMS运动规划与控制方法,建立了UVMS仿真实验平台,并给出了用于仿真的UVMS、直流电机和螺旋桨数学模型。研究UVMS运动控制策略。为了对UVMS进行运动控制,设计了基于速度PI和位置PD的双闭环PID运动控制器,以缩短速度响应的时间,同时抑制或减小位置超调量。针对PD控制方法对水下机器人进行位置控制时稳态响应时间过长的问题,提出一种基于三次根号函数平滑切换的滑模模糊位置控制方法。在静水和海流作用下,采用以上控制方法对UVMS进行运动控