贺 磊，徐国华，刘亚平

（华中科技大学 船舶与海洋工程学院，湖北 武汉，430074）

0 引 言

近些年随着漏油等水下事故的频繁发生，人们对水下作业需求的关注程度日益提高。由于水下事故环境比较恶劣，人类常常无法直接作业，往往需要借助水下机器人。为了使机器人具有灵巧水下作业的能力，研究人员常在其上搭载操作臂。因此，操作臂的关节驱动就成了相关研究中的关键。

和液压、气动等驱动方式相比，电气驱动具有体积小、功耗小、精确度高等优点，故本研究选用直流电机进行关节驱动。另外，由于水下电机内部常常充油以提高耐压能力，有刷直流电机电刷的摩擦会带来粉末，导致油绝缘性能的降低与密封问题，因此该机器人采用无刷直流电机。

近年来，在水下无刷直流电机驱动系统领域的研究主要有：Wael Salah等[1]研制了用于水下应用的永磁无刷直流电机驱动系统；徐国华等[2]研制了用于水下绞车的驱动系统；杨申申等[3]研制了水下无传感器无刷直流电机驱动系统。由于水下环境的严酷性，对驱动系统的体积、功耗等都有较高要求。上述成果都采用驱动电路与电机分离的形式，且整板体积和功耗较大，没有充分满足水下作业需求。

本研究提出一种用于深海无刷直流电机的小型化、低功耗驱动系统，经过特殊处理后可以被直接装入关节电机中。

1 关节驱动原理

1.1 操作臂系统结构

这里研究的系统是一台用于水下剪缆作业的两功能水下机器人操作臂。……