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1运动规划

水下遥作业系统是一个水下机器人和机械手组成的多自由度运动学冗余的系统，冗余解决方法主要有两种：假设路径法和雅克比矩阵伪逆算法，前者可能引起空间矛盾，后者则会导致运动学奇异。Santos等人采用了假设路径的方法，通过控制水下机器人的运动速度，来避免整个系统运动学的奇异。Antonelli等人则采用伪逆矩阵算法，对UVMS进行轨迹规划。近年来，各国专家和学者针对不同的标准，对运动规划提出了避障、耗能最小、转矩最优、奇异避免、时间最优等不同的指标。比如：S。Bubowsky等人用EDM工具，实现了低耗能的机械手扰动路径的规划。Podder等人对UVMS的运动学冗余进行了详细的分析，对同时满足动力学和运动学要求的轨迹进行了规划。Saramago等人选用了样条函数的方法，提出了一种同时满足时间最优和耗能最少条件的离线关节空间轨迹规划算法。86059

2系统动力学建模

对ROVMS的研究，各国专家和学者主要采用了以下三种方法建模：牛顿——欧拉方法、凯恩方法以及拉格朗日方法。这三种方法各有自己的特点，但由于牛顿——欧拉方法和凯恩方法都太繁琐，目前，我们只采用拉格朗日方法来对系统进行建模，具体的，也就是建立广义力矩与系统的动能和势能之间的关系，用拉格朗日方程建立的系统动力学方程可以直接表示系统的控制输入变量的函数，从而避免了速度、力和加速度等的复杂计算。

3系统的控制算法研究

因结构环境和目标的差异，不管是水下机器人还是机械手，亦或者是两者组成的整个水下遥作业系统，都不能采用一种较为统一的控制算法对系统进行控制。因此，诸如鲁棒控制、自适应控制、非线性控制及神经网络控制等各种先进的常规PID控制算法都被应用到水下遥作业系统的研究中。

对于水下多变的复杂环境，不确定性有系统受到的水动力、外界干扰和建模误差。而滑模控制在非线性的复杂系统中表现出了其良好的控制性能，且具有快速响应、实现简单、对参数的变化及扰动不灵敏等特点，这使得滑模控制在水下机器人的控制方面得到了快速的发展和广泛的应用。