张祥

(中国船舶集团有限公司第七一三研究所,河南郑州 450015)

0 引言

水下自主作业[1]技术主要涉及智能装备在水中通信与目标探测识别、水下释放、回收及动平衡作业等关键技术,探索复杂流场对智能装备运动规律的影响,突破微光环境中目标识别、基于智能控制算法的水下对接回收、智能规划作业等关键技术,为安全高效作业提供技术支撑。水下作业机械臂作为水下无人系统的重要组成部分,是执行水下作业任务的关键执行机构,是最终实现抓取任务的执行机构。本研究以水下无人系统中的水下作业机械臂为研究对象,设计机械臂的轨迹规划与抓取控制方法,基于V-REP平台开展机械臂自主作业试验进行验证。

机械臂的水下作业是一个较为复杂的工作过程,其中涉及了大量控制算法的应用,现有的算法开发与验证过程较繁琐,开发周期长且研发成本高。V-REP是一个具有集成开发环境的机器人3D仿真平台,用于机器人模型及其控制系统的快速算法开发、快速原型验证等[2]。V-REP提供了许多功能模块,可以通过API接口和脚本功能集合和组合以满足使用要求,可支持的编程语言包括Python、C/C++、Lua、MATLAB和Octave等。张世超等[3]利用VREP与MATLAB完成机器人加工仿真,在运动仿真中进行碰撞检测和仿真轨迹点的误差分析。任建新[4]等提出了一种基于Visual Studio与V-REP的联合仿真方法,可以验证了机器人运动学模型以及正逆解的准确性。郑怡廷[5]等以UR10工业机械臂为模型,通过Python语言编写的操控软件将UR10机械臂和V-REP平台结合起来,以实现UR10可视化仿真,并进行了仿真交互验证。……