机械工程学报

作者：于福杰, 陈原, 李庆中

单位：山东大学(威海)机电与信息工程学院 威海 264209

关键词：水下机器人-机械手系统,协调控制,灵活工作空间,运动约束,干涉；

基金：国家自然科学基金（51375264）、山东省重大创新工程（2017CXGC0923）、山东省重点研发计划（2018GGX103025）、山东省自然科学基金（ZR2019MEE019）和中央高校基本科研业务费专项资金（2019ZRJC006）资助项目。

为避免自治型水下机器人-机械手系统（Autonomous underwater vehicle-manipulator system，AUVMS）的机械臂完全伸展引起振动冲击，提出一种基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划方法。利用机械臂灵活工作空间的子集组成的虚拟工作空间对机械臂的运动范围进行约束，通过软关节角运动范围处理运载器和机械臂之间的运动干涉，采用基于凸包射线检测算法判断机械手末端与虚拟工作空间之间的位置关系；推导AUVMS不同自运动状态所对应的运载器命令速度，实现虚拟工作空间内机械臂尽可能少的移动目标。仿真与试验结果表明，基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划方法解决了机械臂出现完全伸展的问题，其轨迹跟踪精度相比加权最小范数法有着明显提高，位置误差保持在±0.04 m内，姿态误差保持在±3°内。

来源：2020年第12期

《机械工程学报》期刊编辑部

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