六自由度水下机械臂系统设计与关键技术研究

本论文深入探讨了六自由度水下机械臂系统的设计及其试验，涵盖了多个关键章节。首先，第一章分析了水下机器人和水下机械臂的国内外研究现状，明确了当前水下机械臂面临的主要研究问题，这为后续设计提供了背景和方向。 第二章着重于机械臂的整体结构设计，包括确定其关节的自由度和结构参数。通过计算关节所需的扭矩和功率，论文选型了合适的驱动电机，确保了机械臂的可靠性和效率。 第三章利用运动学原理建立了水下机械臂的正运动学模型，得到了位姿变换矩阵。正运动学是理解机械臂运动的基础，而逆运动学则用于从目标位姿反推出关节角度，这对于控制系统的开发至关重要。 第四章转向动力学分析，通过拉格朗日方法简化动力学方程，便于控制算法的实施。同时，考虑到水动力的影响，论文借助Morison公式和CFD（计算流体动力学）仿真软件来模拟和评估水阻力矩，这对机械臂的性能优化有着实际意义。 第五章的核心内容是控制系统设计，包括电机的选择和控制电路的分析。作者详细研究了不同的控制策略和技术，以实现对机械臂运动的精确控制，确保在水下环境中的稳定性和响应速度。 最后，第六章进行了系统的试验验证，通过实验验证了控制系统的有效性，并对整个设计过程进行了总结和反思。这一阶段是理论与实践相结合的关键步骤，旨在确保研究成果的实际应用价值。 这篇论文深入研究了从机械结构设计、运动学建模、动力学分析到控制系统的构建，以及实际试验的全过程，为水下机械臂领域的研究和技术进步做出了实质性的贡献。