刘卫东, 张建军, 高立娥, 程瑞锋

(1.西北工业大学 航海学院,陕西 西安　710072;2.西北工业大学 水下信息与控制重点实验室, 陕西 西安　710072)



水下机械手主从遥操作双边控制策略

刘卫东1,2, 张建军1, 高立娥1,2, 程瑞锋1

(1.西北工业大学 航海学院,陕西 西安710072;2.西北工业大学 水下信息与控制重点实验室, 陕西 西安710072)

摘要：水下机械手在操作过程中存在抓取对象未知、临场性差的问题，深水环境下较低的能见度限制了机械手的作业。针对此问题提出了带力觉感知的主从式遥操作双边控制系统。主手采用模糊自适应阻抗控制方法，从手采用积分滑模变结构控制方法。通过Liewellyn绝对稳定性准则分析了整体系统的稳定性。搭建了单自由度双边遥操作系统平台，在Matlab Simulink下进行了相关仿真。仿真表明:主手控制提高了透明性以及系统鲁棒性；从手控制克服了外界干扰及消除了滑模控制的抖振问题，从手具有很好的力/位移跟踪主手的能力；整体系统具有很好的稳定性和可行性。

关键词：遥操作控制；滑模控制；模糊规则；数学模型；MATLAB；位置跟踪；稳定性

水下机械手是与水下环境交互的重要设备。由于水下的复杂环境，存在着抓取对象未知、临场性差、可操作性不强的问题。水下较低的能见度限制了机械手的作业，离开摄像机造成机械手无局部搜索的能力。因此具有力觉感知的主从遥操作系统是一个研究方向。主从遥操作系统通过操作主手使从手跟踪主手的位置信息，而在主手上可以感受到从手抓取物体的受力信息，使操作者有种身临其境的感觉。……