水下机械手动力学研究综述

刘晓瑜，田 颖，张明路

（河北工业大学机械工程学院，天津300132）

地球表面约75%的面积被海洋所覆盖，我国的海洋面积约为陆地面积的1/3。海洋中蕴藏着丰富的生物、能源和矿产资源，但目前我国海洋开发事业的发展相对缓慢。近年来，随着海洋资源开发和海洋科学研究的不断深入，对水下机器人的需求大幅提升。

水下机器人是一种能在水中浮游或行走的机械装置，机械手是大部分水下机器人的重要组成部分。例如：对于常见的复杂水下采集作业，水下机器人在缺乏机械手时根本无法完成。准确的动力学分析是水下机械手精确、高效地完成作业的前提。因此，对水下机械手进行动力学分析具有重要的理论意义和工程价值。

为此，针对水下机械手动力学的研究方法与技术，笔者对其进行分析总结，主要包括：1）现有水下机械手的功能和设计特征；2）基于误差补偿的水下机械手动力学建模方法以及基于水动力学模型的水下机械手动力学建模方法；3）惯性及黏性水动力学模型构建方法。通过对比不同的水下机械手动力学研究方法，旨在探究现有研究方法的不足并提出未来可研究的新方向。

1 水下机械手的功能和设计特征

水下机械手是最适合用于执行海底作业的工具，可用于海底石油和天然气的勘测等。水下机械手多搭载于移动平台，如载人航行器（human occupied vehicle，HOV）、远程遥控航行器（remotely operated vehicle，ROV）和自主水下航行器（autonomous under‐water vehicle，AUV）等［1-2］。通常情况下，这些移动平台均配有1个或多个水下机械手。……