仿海蟹机器人浮游步态动力学建模与运动控制

来源：机器人杂志2015年第2期北京时间：

作者：王海龙, 王刚, 陈曦, 王立权, 韩世凯

摘要：为实现足桨耦合推进仿海蟹机器人在未知海流扰动作用下对目标点的跟踪控制，对仿海蟹机器人浮游步态的动力学和运动控制进行研究．综合考虑重力、浮力、游泳足拍动产生的推力以及水动力的影响，建立了仿海蟹机器人水下复杂环境的动力学模型．在此基础上，设计了一种基于指数趋近律的滑模变结构控制器，将游泳足上下拍翼运动和摇翼运动的相位差作为被控量，对机器人的转艏角速率进行控制．通过李亚普诺夫直接法，证明该系统可实现全局渐近稳定．最后进行了单一目标点和多目标点跟踪运动仿真和实验，结果表明该方法可以使机器人具有良好的目标点跟踪能力，并对系统动力学参数不确定性及外界扰动具有较高鲁棒性．

关键词：足桨耦合, 仿海蟹机器人, 游泳足, 水翼推进, 目标点跟踪