旋转式水下机器人的空间运动方程
水下电动机械手动力学分析及仿真
水下电动机械手动力学分析及仿真水下电动机械手是一种用于水下操作的机械手臂，通常由电动机、减速器、关节、传动机构和执行机构等部件组成。
在水下环境中，机械手需要克服水的阻力和浮力对其产生的影响，因此对水下电动机械手的力学分析和仿真非常重要。
本文将从机械手动力学分析的基础理论出发，介绍水下电动机械手的动力学分析方法，并利用仿真软件对其进行仿真。
首先，我们需要了解机械手的基本结构和工作原理。
水下电动机械手通常由多个关节组成，每个关节可以进行旋转或者伸缩等动作。
机械手可以通过电动机和传动机构驱动关节的运动，实现对物体的抓取、移动等操作。
在水下环境中，由于水的阻力和浮力的存在，机械手在操作过程中会受到额外的力。
接下来，我们可以通过牛顿第二定律对机械手进行动力学分析。
以关节为例，我们可以将其抽象为一个刚体，在关节上施加了力矩后，关节会产生角加速度。
根据牛顿第二定律，力矩等于惯性矩乘以角加速度，可以得到关节的动力学模型。
在水下环境中，我们还需要考虑水的阻力和浮力对关节的影响，因此需要在方程中加入相应的项。
此外，机械手的动力学分析还需要考虑力传递和力矩传递的问题。
在机械手中，力矩会通过传动机构传递给执行机构，并产生对物体的作用力。
因此，我们需要对传动机构的动力学进行分析，以确定机械手在不同位置和姿态下对物体施加的力和力矩。
在进行动力学分析的过程中，我们还可以借助仿真软件，对机械手进行仿真。
通过建立机械手的数学模型，并输入相关参数和初值，可以对机械手的运动进行仿真预测。
仿真结果可以反映出机械手在不同工况下的性能和运动特性，帮助我们设计出更为合理和优化的机械手结构。
综上所述，水下电动机械手的动力学分析和仿真是设计和优化机械手的重要手段。
通过对机械手的动力学进行分析，可以确定其运动学特性和对物体施加的力和力矩，对机械手进行仿真则可以预测其在不同工况下的性能和运动轨迹。
这些分析和仿真结果可以为机械手的设计和优化提供参考和指导，提高机械手的操作效能和可靠性。
水下机器人的运动学与动力学建模
水下机器人的运动学与动力学建模随着现代技术的不断进步，水下机器人在海洋勘探、海洋工程、深海探测等领域发挥着重要作用。
而要实现水下机器人的精确控制，则需要对其运动学和动力学进行建模。
本文将探讨水下机器人的运动学和动力学建模方法。
一、水下机器人的运动学建模运动学主要研究物体的运动规律，对于水下机器人来说，其运动学模型可以通过描述其姿态、位置和速度等参数来实现。
一般而言，水下机器人的姿态可以通过欧拉角或四元数来描述，位置可以使用三维坐标表示，速度可以表示为线速度和角速度。
从几何角度来看，水下机器人的运动可分为平动和转动两种方式。
对于平动来说，可以使用直角坐标系描述机器人的位置变化，而转动则可以通过旋转矩阵或四元数描述机器人的姿态变化。
此外，水下机器人的运动学模型还需要考虑其各个关节和执行器之间的约束关系。
这些约束可以通过关节角度和关节速度等参数表示，从而实现对机器人运动的精确把控。
二、水下机器人的动力学建模动力学研究物体在受力作用下的运动规律，对于水下机器人来说，其动力学模型需要考虑机器人在水中受到的浮力、阻力、重力和推力等力的作用。
在水下环境中，浮力是一个重要的力，可以通过机器人体积和水密度等参数计算得出。
阻力则是因为水的粘性所产生，需要考虑机器人表面积、速度和水的粘滞系数等因素。
重力则是机器人所受的地球引力，可以根据重力加速度和机器人质量得出。
而推力则是通过机器人的推进器产生的作用力。
综上所述，水下机器人的动力学模型可以通过考虑上述各方面的力来建立。
利用牛顿第二定律和力的平衡条件，可以得出水下机器人的运动方程。
通过求解这些方程，可以得到机器人在不同外界作用力下的运动状态，为水下机器人的控制提供理论支持。
三、水下机器人运动学与动力学的关系水下机器人的运动学和动力学密切相关，运动学提供了机器人位置、姿态和速度等参数的描述，而动力学则研究了机器人在受力作用下的运动规律。
在实际应用中，水下机器人的运动学和动力学模型可以结合起来使用。
机器人 状态空间方程
机器人状态空间方程
在控制系统中，状态空间方程（State Space Equation）描述了系统的状态与输入输出之间的关系。
对于一个机器人系统，状态空间方程可以描述机器人系统的状态变化以及其响应和控制。
一般来说，一个机器人的状态空间方程可以由以下形式表示：
[\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)]
[y(t) = Cx(t) + Du(t)]
其中：
- (\dot{x}(t)\) 表示系统状态向量x(t) 关于时间的导数，表示系统的状态变化率。
- x(t) 是系统的状态向量，通常包含机器人各种状态参数，例如位置、速度、加速度等。
- u(t) 是系统的输入向量，表示输入给机器人系统的控制信号。
- y(t) 是系统的输出向量，通常包含机器人的传感器读数或其他感兴趣的参数。
- A、B、C、D 是系统的系数矩阵，用来描述状态向量、控制输入和输出之间的关系。
系数矩阵的具体形式会根据机器人系统的动力学模型和控制策略的选择而有所不同。
一种常见的状态空间方程是通过使用动力学方程和控制策略来建模机器人系统，例如使用牛顿-欧拉方程或拉格朗日方程建立机器人动力学模型，然后将其转换为状态空间形式。
需要注意的是，机器人的状态空间方程可以是多变量的，具体维度和形式将取决于机器人系统的复杂性和特性。
因此，在实际应用中，需要根据具体的机器人系统和控制问题来建立和求解相应的状态空间方程。
水下机器人的设计及动力学建模
水下机器人的设计及动力学建模水下机器人是一种能够在水下执行各种任务的自主移动机器人，它在海洋科学研究、水下勘探、海底资源开发等领域具有重要的应用价值。
本文将探讨水下机器人的设计及动力学建模，以期深入了解其原理和技术。
一、水下机器人的设计要点水下机器人的设计要点包括机体结构、推进器、电力系统和控制系统。
机体结构通常采用防水材料，并具有抗压性能，以确保在深海环境下的正常运行。
推进器是水下机器人的动力来源，常见的推进方式包括涡轮推进器、喷水推进器和螺旋桨推进器等。
电力系统则需要满足机器人长时间工作的需求，通常采用锂电池或氢燃料电池。
控制系统则是水下机器人的大脑，通过传感器获取环境信息，并根据预设的任务执行算法，实现机器人的自主控制。
二、水下机器人的动力学建模水下机器人的动力学建模是指建立机器人在水下环境中的运动方程和动力学特性模型。
动力学模型对水下机器人的运动和控制具有重要的指导作用。
常用的动力学方法包括牛顿运动定律、流体动力学和控制理论等。
在建立动力学模型时，首先需要考虑水下机器人的质量、惯性矩阵和力矩阵。
质量通常通过对机械结构进行建模，计算机模拟可以辅助计算。
惯性矩阵则是描述机器人在旋转运动时的惯性特性。
力矩阵则包括机器人的操作力矩和环境力矩，通常通过测力传感器获取。
其次，还需要考虑水下机器人与环境的相互作用。
水下环境中存在水流和水压等因素对机器人运动的影响，流体动力学是解决这一问题的关键。
通过建立动态压力平衡方程和运动方程，并结合流体力学原理，可以分析水下机器人在水中的稳定性和操控性。
最后，在动力学建模中，还需要考虑控制系统的设计和算法。
控制系统的设计与动力学模型紧密相关，合理的控制策略可以提高水下机器人的运动性能和稳定性。
常用的控制方法包括PID控制、模糊控制和自适应控制等。
三、水下机器人的应用前景水下机器人的应用前景广阔，具有重要的科研和商业价值。
在海洋科学研究领域，水下机器人可以用于海洋生物调查、水文数据采集和海洋环境监测等。
水下机器人的运动力学建模
水下机器人的运动力学建模水下机器人作为一种具备在水下环境中执行任务的机器设备，广泛应用于海洋资源开发、水下科学研究、水下救援等领域。
为了能够准确地描述水下机器人的运动规律和控制方法，需要进行运动力学建模。
本文将介绍水下机器人的运动力学建模原理以及相关的数学模型。
一、引言水下机器人是一种能够在水下自主行动的智能机器人，具备高度灵活性和复杂性。
为了能够在水下环境中高效地完成任务，掌握水下机器人的运动规律是非常重要的。
运动力学建模可以帮助我们理解水下机器人的运动规律，并为控制算法的设计提供依据。
二、水下机器人的运动自由度水下机器人的运动自由度是指机器人在水下环境中能够自由进行的运动方式。
一般来说，水下机器人可以实现三个平移自由度和三个旋转自由度。
平移自由度包括机器人在x、y、z轴方向上的运动，旋转自由度包括机器人围绕x、y、z轴的旋转。
三、水下机器人的运动力学建模原理水下机器人的运动力学建模主要基于牛顿第二定律和欧拉-拉格朗日方程。
牛顿第二定律可以用来描述机器人在水下环境中的运动规律，欧拉-拉格朗日方程则可以用来推导出机器人的动力学模型。
四、水下机器人的数学模型4.1 机器人的平移运动模型水下机器人在水下环境中的平移运动可以用以下方程描述：ma = F(t) - Fd - Fg其中，m为机器人的质量，a为机器人的加速度，F(t)为机器人所受到的推力，Fd为机器人所受到的阻力，Fg为机器人所受到的重力。
通过解这个方程可以求解出机器人的加速度。
4.2 机器人的旋转运动模型水下机器人在水下环境中的旋转运动可以用以下方程描述：Iα = τ(t) - τd其中，I为机器人的转动惯量，α为机器人的角加速度，τ(t)为机器人所受到的扭矩，τd为机器人所受到的阻力矩。
通过解这个方程可以求解出机器人的角加速度。
五、水下机器人的运动控制水下机器人的运动控制是基于对机器人运动学和动力学模型的准确描述。
通过运动控制算法，可以实现对机器人运动的精确控制。
水下机器人的动力学建模与控制算法研究
水下机器人的动力学建模与控制算法研究一、引言水下机器人是一种可以在水下进行各种任务的自主移动机器人。
随着海洋经济的快速发展，水下机器人在深海石油、海洋调查、资源开发、灾害救援等方面的应用越来越广泛。
因此，水下机器人动力学建模和控制算法的研究变得非常重要。
本文将对水下机器人动力学和控制算法的研究现状进行综述，并讨论一些未来的研究方向。
二、水下机器人的动力学建模动力学建模是水下机器人控制的重要基础。
水下机器人的动力学模型主要包括运动方程、动力学方程和水动力方程。
运动方程描述了机器人在三维空间中的运动；动力学方程描述了机器人的质心在水中的运动；水动力方程考虑了水流对机器人运动的影响。
1. 运动方程水下机器人的运动方程可以用欧拉-拉格朗日方程来表示。
此方程用于描述具有广义坐标和广义速度的系统的运动。
水下机器人的自由度通常为6个：三个平移自由度和三个旋转自由度。
水下机器人运动的广义坐标和广义速度分别可以表示为$q=(x,y,z,\phi,\theta,\psi)$和$q_dot=(u,v,w,p,q,r)$。
其中，$(x,y,z)$是机器人质心的直角坐标；$(\phi,\theta,\psi)$是机器人的欧拉角；$(u,v,w)$是机器人在惯性坐标系下的线速度；$(p,q,r)$是机器人在机体坐标系下的角速度。
2. 动力学方程水下机器人的动力学方程可以表示为质心加速度和力矩的和。
机器人受到的力和力矩来源于水动力、推进器、预定航向和深度控制等。
在计算动力学方程时，需要考虑机器人的质量分布、推进器推力和灵敏度、水下机器人的惯性矩等参数。
3. 水动力方程水动力方程描述了水流对水下机器人的影响。
水下机器人在运动时会产生漩涡和尾迹，会对周围流场产生干扰。
由于水下机器人可以适应多种海洋环境，所以在水动力方程的建模中需要考虑不同的流场条件和机器人的几何形状。
三、水下机器人控制算法控制算法是水下机器人实现自主运动的关键。
一种新型水下球形机器人的旋转运动分析
所示。导管内侧安装一个螺旋桨推进器， 外侧安装 二驱动转向机构。取导管中心轴为长轴， 短轴与长 轴相垂直， 转向机构中的两个电机分别驱动配重绕 长轴和短轴转动。设计机器人载体总重量与其浮力 相等。
筒为刚体 月圆 ， 质量为 皂圆 ；配重分为两块， 分别由摆 臂固定于套筒两端， 通过齿轮与链条连接电机来实 质量为 皂猿 。 现同步转动， 将两块配重合称为刚体 月猿 ， 为描述水下球形机器人 月再杂匝鄄圆 的位形， 建立 源
哈尔滨工程大学、 美国弗吉尼亚理工大学、 北京邮电 大学等。夏威夷大学的自动系统实验室 （ 粤怎贼燥灶燥皂燥怎泽 杂赠泽贼藻皂泽 蕴葬遭燥则葬贼燥则赠） 研制了水下球形机器人 韵阅陨晕 ，
（ 圆园园远粤粤园源在圆源猿 ） ， 国家自然科学基金 （ 缘园苑苑缘园员猿 ） 和高等学校博士学科点专项科研基金 （ 圆园园愿园园员猿园园园圆 ） 资助项目。 ① 愿远猿 计划 员怨愿员 年生， 博士生； 研究方向： 特种机器人； 联系人， 耘鄄皂葬蚤造：造葬灶遭怎责贼岳 早皂葬蚤造援 糟燥皂 ② 女，
［ 圆］ 哉砸陨杂 ， 其结构原理与 韵阅陨晕 相似， 只是其外置推进
转。西班牙公立赫罗纳大学研制了水下球形机器人
壳体内的水下机器人系统， 由于其结构特殊， 相比其
它形状， 球体完美的圆形设计能均匀地承受水下巨
它机器人有很大的优势： （员） 耐压性能好— — —比起其
器为 源 个。
对称性使其进行流体动力学建模时没有耦合项； （猿） 外壳全封闭， 易于密封防水— — —所有控制电路、 电源 设备均封闭于球壳内部， 能够来去自如， 不会发生短 路或导线挂擦等问题。因此， 与传统水下机器人相 比， 水下球形机器人是一种结构新颖、 运动灵活、 运 行效率高的水下机器人， 具有很强的环境适应能力， 作业范围广泛， 容易布放与回收， 可以充当侦察设备 与通讯系统的载体， 执行人类无法完成的近海域多 种作业任务。 目前， 从事水下球形机器人研究的机构主要有 以下几类： （员） 美国夏威夷大学、 西班牙公立赫罗纳大学、
水下机器人的运动轨迹规划与控制研究
水下机器人的运动轨迹规划与控制研究水下机器人是一种能够在水下环境中进行自主运动的机器人，它应用于各种海洋勘察、水下取样、水下工作等领域中。
为了实现水下机器人的自主运动，需要对它的运动轨迹进行规划和控制，这是水下机器人技术的关键。
一、水下机器人的运动轨迹规划方法水下机器人的运动轨迹规划方法有很多种，常见的有基于偏微分方程的方法、优化方法、仿生学方法等。
基于偏微分方程的方法是利用偏微分方程描述水下机器人在水下环境中的运动形态，然后求解方程来规划机器人的运动轨迹。
这种方法需要具有良好的数学基础和计算机建模能力。
优化方法则是利用数学优化方法，通过建立机器人的动力学模型，考虑机器人的动力学限制和环境因素，来确定最优的运动轨迹。
仿生学方法则是借鉴生物运动的方式，通过研究鱼类、海豚等水下生物的运动方式和机理，来设计和改进水下机器人的运动控制。
总的来说，不同的方法适用于不同类型的机器人和运动任务，需要根据实际情况选择合适的方法。
二、水下机器人的运动轨迹控制技术水下机器人的运动轨迹控制技术是将规划好的轨迹转化为机器人的控制信号，实现机器人的自主运动。
控制技术包括开环控制、闭环控制、模糊控制、神经网络控制等多种方法。
开环控制是最简单的控制方式，即在机器人运动过程中给定一组输入信号，而不考虑机器人运动过程中的实际状态和环境变化。
这种控制方式的优点是简单、易于实现，但是对于环境变化和机器人的自适应性能要求较高，实用性也较局限。
闭环控制则是在机器人运动过程中对其状态和环境变化进行不断的监测和反馈控制，以保证机器人的运动性能和稳定性。
闭环控制需要建立机器人的状态估计模型和环境感知模型，能克服环境变化和机器人自适应能力弱等问题。
模糊控制和神经网络控制是近年来发展的新兴控制技术，它们具有非线性、自适应、智能化等优点，适用于复杂的水下工作和水下勘察任务。
三、水下机器人的应用前景水下机器人在海洋科学、资源勘察、环境保护、水下工程等领域中有着广泛的应用前景。
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F = Fx x + F yy + F zz
( 16)
由动量定理知
mv = F
( 17)
而
mv = mvx + mvx
( 18)
且有
x = !zy - !yz
( 19)
所以
mv = mvx + mv!z y - mv!y z
( 20)
由速度坐标系与载体坐标系的关系有
!x
cos∀cos# - sin∀cos# sin# !x 1 - sin∀#
3. 1 基准坐标系 AXeYeZe 与惯性坐标系 AX 0Y0 Z0 之间的关系
由图 1 和图 2 可知基准坐标系与惯性坐标系之间的关系为
xe
1 0 0 x0
x0
ye = 0 0 1 y 0 = H e y 0
( 1)
ze
0 - 1 0 z0
z0
其中 x e, y e, z e, x 0, y 0, z 0 分别为基准坐标系和惯性坐标系上相应各坐标轴的单位矢量, 其它坐
( 8)
z1
sin #ห้องสมุดไป่ตู้
0
cos#
z
z
y1 y2 !vt
O !v t z2 z1
y1 y
x1( 纵轴)
∀#
∀
x1
x1
O #∀
#
x
( 速度矢量)
z z1
图 4 载体坐标系与半载体坐标系 图 5 载体坐标系与速度坐标系
16
机 器 人
1997 年 1 月
4 载体坐标系上的机器人运 动方程
j ! x1 x 1 - j y 1w y1 !z1 + j z 1!y 1!z 1 = M x 1
( 13)
j ! y1 y 1 + j x1 w x1 !z1 - j z 1!x 1!z 1 = M y1
( 14)
j ! z1 z 1 - j x 1w ! x1 y1 + j y1!x 1!y1 = M z 1 方程组中的第一个方程表示水下机器人自旋角速度的变化, 机器人自旋角速度可通过调节鳍 倾角来控制, 为简化讨论, 这里不予考虑, 将第二、三个方程中出现的 !x1 做固化处理. 取 !x1 = !v, 并用矩阵表示载体坐标系上的力矩方程为
14 y0
机 器 人
y y1 y2
1997 年 1 月
A z0
( 1)
x0 ye
A
ze ( 2)
xe
O
x
x1 z2
z1 z ( 3)
图 2 采用的坐标系 ( 1) 惯性坐标系, ( 2) 基准坐标系, ( 3) 载体坐标系、半载体坐标系和速度坐标系
2. 3 载体坐标系 OX1 Y1Z1 取水下机器人的质心 O 为载体坐标系的原点; OX 1 轴为机器人的纵轴, 指向机器人的头
!y =
s in ∀
co s∀
0 !y 1 - cos∀#
( 21)
!z
- cos∀sin# sin∀sin# cos# !z 1 - ∀
当 ∀, # 1 时有
第 19 卷第 1 期
刘 丽等: 旋转式水下机器人的空间运动方程
17
!x
1 - ∀ # !x1 - ∀#
!y = ∀ 1 0 !y1 - #
将速度坐标系绕 OY 轴旋转 # 角, 得到 OX ′1Y Z1, 再绕 O Z1 轴旋转 ∀角, 得到 OX 1Y 1Z1 ( 如图 5 所示) . 两个坐标系之间的坐标变换关系用矩阵表示为
x1
co s∀co s# sin∀ - co s∀sin# x
x
y 1 = - sin∀co s# cos∀ sin∀sin# y = H h y
( 22)
从而有
!z
- # ∀# 1 !z 1 - ∀
!y = ∀!x1 + !y1 - # - ∀2 # ≈ ∀!x1 + !y1 - # !z = - #!x1 + ∀## + ∀#!y1 - ∀## + !z 1 - ∀≈- #!x 1 + !z 1 - ∀
( 23) ( 24)
将各参量代入( 17) 式, 并整理得
O( A)
x1 x x0
x1
10
0
x1
y′= 0 co s - sin y1 ( 4)
z′ 0 sin cos
z1
综合( 2) ～( 4) 式, 得到惯性坐标系与载
体坐标系之间的坐标变换关系[ 1] :
z0
z
z1
图3 空间姿态角
x0
x1
y 0 = H b y1
( 5)
z0
z1
cos co s cos sin sin - sin cos co s sin cos + sin sin
H b = sin cos sin sin sin + co s cos sin sin cos - cos sin
( 6)
- sin
cos sin
cos cos
3. 3 载体坐标系 OX1 Y1Z1 与半载体坐标系 OX 1Y2 Z2 的关系
先使载体坐标系与半载体坐标系重合, 然后将半载体坐标系绕 OX 1 轴以机器人自旋角速
其中
= j x1 !x1x1 + j x 1!x 1x1 + j y1 !y1y 1 + j y 1!y1 y1 + j z 1!z 1z 1 + j z 1 !z1 z1
( 12)
x1 = !z 1 y1 - !y 1z 1, y 1 = !x1z 1 - !z 1x1 , z1 = !y 1x1 - !x1y 1 将各参量代入( 11) 式, 并整理得
部; OY 1 轴与机器人纵轴和控制机构转轴构成的平面垂直, 在机器人开始自转的瞬间, 控制机 构转轴处于水平位置, O Y 1 轴指向上; OZ1 轴与控制机构转轴平行, 其指向按右手坐标系确定. 载体坐标系与机器人固联, 随机器人的自旋而旋转. 2. 4 半载体坐标系 OX 1 Y2Z2
半载体坐标系的原点取为 O 点; OX 1 轴为机器人的纵轴, 指向机器人的头部; OY 2 轴在包 含机器人纵轴的铅垂面内, 与机器人的纵轴垂直, 指向上; OZ2 与 OX 1, OY 2 轴共同组成右手坐 标系. 半载体坐标系不随机器人转动. 2. 5 速度坐标系 OXYZ
的夹角, 也就是 O X 1 轴和 OX ′之间的夹角. 横倾角 ——机器人对称面 X 1OZ1 与通过 OX 1 的
平面 X 1O Z0 之间的夹角, 即 X 1 OZ1 平面的法线 O Y 1 与 X 1 OZ0 之间的夹角( 见图 3) . 各角度的
正向都以惯性坐标轴为起点按右手螺旋法则确定. 因此, 惯性坐标系通过 3 次旋转变换可与载
H = j x 1 !x1x1 + j y 1 !y1y 1 + j z 1 !z 1 z1
( 9)
总的外力矩为
由动量定理知
M = M x1 x1 + M y1y 1 + M z1 z1
( 10)
H= M
( 11)
而
H=
d( j x1 !x1x1 +
j y 1!y1 y1 + dt
j z 1!z 1z 1)
mv = Fx
mv ( - #!x1 + !z 1 - ∀) = Fy
( 25)
- mv ( ∀!x1 + !y 1 - #) = Fz 其中的第一式表示机器人前进速度的变化, 机器人的前进速度可通过调节螺旋桨来控制, 为了
简化讨论, 这里不予考虑. 对第二式、第三式中出现的 v 做固化处理, 且取 !x 1= !v, 整理上式并 用矩阵表示为
为使从事水下机器人研究的人员阅读方便, 采用国际上统一使用的基准坐标系 A X eY eZe. 取 A 点为原点; A Ze 轴指向地心; X eA Y e 平面垂直于 A Ze 轴, A X e 轴正方向取水平向右, A Y e 轴与 A X e 轴, A Ze 轴共同构成右手坐标系.
自然科学基金资助项目. 1995- 08- 15 收稿
速度坐标系取 O 为原点; OX 轴取机器人的速度方向; OY 轴在载体坐标系的 X 1OY 1 平面 内, 垂直于速度矢量, 即垂直于 OX 轴, 其指向在 OY 1 一侧; OZ 轴垂直于 X OY 平面, 与 OX 轴、OZ 轴共同组成右手坐标系. 速度坐标系也随机器人的自旋而转动.
3 坐标变换关系
力的作用对机器人产生一个扭矩, 使其绕纵轴旋转; 机
器人后部设置有一对舵, 改变脉冲调宽信号控制舵的偏
转, 将对机器人产生不同大小和方向的力, 在机器人的 运动过程中, 主要是通过对舵片偏转的控制来控制机器
图1 机器人的外形结构
人的运动.
由于此种机器人是旋转 式前进的, 载体坐标系随着机器人的自旋而旋转, 本文首先讨论
第 19 卷第 1 期 1997 年 1 月
机器人 ROBOT
V ol. 19, N o. 1 Jan. , 1997
旋转式水下机器人的空间运动方程
刘 丽
华克强
( 哈尔滨工程大学水声研究所 150001) ( 中国民用航空学院 300300)
摘 要 本文提出了一种旋转自主式水下机器人 的构想, 简要 说明了其系统结构 和工作原理, 分 析了其在空间运动中所受力和力矩的情况, 推导出其空间运动方程. 通过计算 机仿真对所推导的水 下 机器人空间运动方程进行了验证.
标系的定义相同, 不再重复说明.
3. 2 惯性坐标系 AX 0Y0Z0 与载体坐标系 OX1 Y1Z1 间的关系