李艳生， 杨美美， 孙汉旭， 刘志民， 张 毅

(1.重庆邮电大学 先进制造工程学院，重庆 400065；2.北京邮电大学 自动化学院，北京 100876)

微小型水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)是近年来研究的热点，因为一方面具有搭载方便、运动灵的特点，方便进行水下探测、数据采集等科学研究；另一方面具有噪音低、隐蔽性好的优势，可执行水域侦查、突击等军事任务[1]。

随着研究的深入和广泛，微小型AUV的种类也变得多种多样，其中球形水下机器人具有姿态控制灵活和抵抗水压能力强的优势。Lin等[2-3]研究了一种带有喷水推进器球形水下机器人，通过舵机改变喷水方向，进而控制机器人的水下运动。Guo等[4]研究了一种改进的自适应模糊滑模算法，使这种带有3个喷水推进器的球形水下机器人水下运动抗干扰能力得到提高。Wan等[5]进一步的研究了带有4个喷水推进器的球形机器人，其具有在水中和陆地运动的两栖能力。Wang等[6]有为这种带喷水推进器的两栖球形机器人配置了图像检测系统，使其具备了两栖侦查能力。兰晓娟等[7-8]研究了一种摆式的球形水下机器人，其主要的驱动装置是贯穿于球体中心的导管螺旋桨和内部电机驱动的俯仰摆。刘志民等[9]提出一种有限时间控制器对着这种摆式球形机器人进行了点镇定控制。李艳生等[10]对摆式球形机器人的水底滚动特性进行了建模和分析，得出了影响机器人运动稳定的因素，但是如何对水下运动进行稳定控制还需进一步深入研究。

摆式球形水下机器人的导管螺旋桨提供前进的推力，而俯仰摆可以提供机器人调节俯仰角的力矩。……