杨 钊，景包睿，张 频

(中国船舶集团有限公司 第705 研究所昆明分部，云南 昆明 650106)

0 引 言

随着机器人技术的迅猛发展，机器人在军事领域上的应用越来越广泛。波音公司为美国海军研制了以机械臂为主体、基于潜艇鱼雷发射管的UUV 回收系统，并于2006 年初完成海试[1]。舰艇通过发射管进行小型UUV 的布放、回收以及物资输送，具有很强的隐蔽性，应用前景广阔。目前国内在这方面的研究尚处于空白阶段，因此基于发射管的回收机械臂具有较好的实用价值和研究意义。

机械臂装载在发射管内，因此其体积、外形及重量有着严格限制。在机械臂的设计过程中，动力学求解得到的机械臂动态过程中各关节的力与力矩可为驱动校核、优化机械臂结构等工作提供参考。Pratheep V G[2]在Solidworks 中建立了机械臂的三维模型并在Matlab 下进行运动控制仿真。袁凯[3]和鲍俊维[4]分别设计了六功能和五功能的中等负载水下机械臂，并利用牛顿-欧拉法建立了机械臂动力学模型。王懿[5]基于迭代Newton-Euler 矢量力学方法和Morison 方程建立了静水条件下考虑流体阻力的六自由度机械臂动力学模型，通过Matlab 软件仿真分析了流体阻力对机械臂关节控制力矩最大影响。

本文针对舰艇的回收打捞需求，对机械臂进行结构设计，建立虚拟样机模型得到相应的动力学参数；规划回收轨迹求解机械臂的关节驱动力矩；最后对比分析浮力、负载重量、负载空间尺寸对机械臂的动力学特性的影响。

1 机械臂的结构设计与三维模型

1.1 机械臂的总体结构设计

基于发射管的回收机械臂在待机时能回缩在发射管内，伸展后能完成“抓取-对齐-回收”任务。……