“…UVMS 在进行水下接触作业时(如: 采样、 焊接、 搬运等),不仅要保证末端执行器的精确位置,还需 要考虑末端执行器与环境的交互力/力矩,一些特殊 情况下细小的位置偏差可能导致大的接触力,从而 对任务目标或机械手本体造成损伤。 考虑到 UVMS 进行分析时末端执行器的动态 特性与控制框架,针对末端执行器约束运动和主动 力控制,KHATIB 提出了运动与力的统一控制方 法 [176] 。LAPIERRE 等 [177] 以力控制为基础,保持机 械手在自由或受约束的空间内稳定,通过安装在机 械手基座和本体之间的力传感器来估计机械手所产 生的力/力矩,借助外力控制回路来校正平台的位置 误差。ANTONELLI 等 [178] 提出了一种 UVMS 外力 控制方案,考虑了本体在运动过程中机械手可能出 现的触点失稳问题,采用了动态补偿的自适应运动 控制方案。CUI 和 SARKAR [179] 结合阻抗和混合控 制,提出一种统一的力控制方案,该模型将阻抗控 制与模糊切换方式的力/位置控制相结合,实现了水 下自主控制。BARBALATA 等 [180] 针对力传感器不 可用时, 保证控制律能够处理与环境近似的接触力。 OLGUIN-DIAZ 等 [181] 对于冗余的非惯性 UVMS,提 出了一种基于无源性水下全驱动 UVMS 接触控制 的无模型控制方案。 HESHMATI-ALAMDARI 等 [182] 提出的力/位置跟踪控制方法能够保证响应速度,减 少 最 大 稳 态 误 差 以 及 跟 踪 误 差 。 CATALDI 和 ANTONELLI [183] 采用一种适当的任务优先级逆运动 学控制器,完成了水下交互控制方案--转动阀门 和按按钮。为了实现水下机械手在未知环境下对目 标物进行抓取, 张建军等 [184] 提出了自适应阻抗控制 方法,并结合自适应 PID 控制来调节期望位置,实 现了跟踪目标位置的同时保证了力的要求。段晋军 等 [185] 针对双臂协调搬运中同时存在外部干扰和内 力约束,提出了一种基于变阻抗模型的内外力/位置 混合控制策略,对力约束子空间中的内力约束采用 变阻抗模型进行力跟踪,对位置子空间中的外部干 扰采用阻抗模型进行轨迹跟踪,并进行了仿真和实 验验证。DAI 等 [186] 将滑模阻抗力/位置控制方法应 用在干预型水下机器人上从而解决水下作业问题。 针对末端执行器上的手爪,需要合理的控制加持力 与加持速度,采用带有闭环的位置控制和力反馈有 利于更好地完成任务。 4.6 视觉伺服控制 视觉伺服控制是实现 UVMS 自主控制的关键, 目前常用的水下目标探测与识别技术有声学传感器 (声纳)成像和光学传感器(摄像机)成像 [1] 。基于视觉 引导,手眼协同控制可以实现水下目标的跟踪和自 主操作。针对视觉传感器参数、UVMS 运动学和特 征位置信息等的不确定,LI 等 [187] 提出了一种水下 机器人手眼相机系统的无标定视觉伺服方案并进行 了数值模拟。 通过机器视觉的单目和双目技术,能够辅助完 成悬停 [188] 、特征点提取 [189] ,水下定位 [190] ,水下抓 取 [191] ,双目视觉测距 [192] 等工作任务。GENG 等 [193] 提出了一种基于单目视觉的定位算法,实现了水下 机械手的自主定位,并在水池中进行了试验,验证 了水下机械手和 基 于 单 目 视 觉 算 法 的 有 效 性 。 UVMS 的视觉标定是视觉伺服控制中的难点 [194] , PALOMER 等 [195] 采用水下三维激光扫描仪与机械 手结合,能够实现相对位置的标定。肖治琥 [196] 设计 了一种基于视觉和超声传感器的水下机械手自主抓 取算法,并进行了相关试验研究。在交互任务中基 于视觉技术可以帮助 UVMS 实现完全自主控制 [197] 。 此外,利用视觉伺服技术还能够实现水下机器人的 自动对接工作 [198] 。 [109] SIMETTI E,CASALINO G,WANDERLINGH F,et al…”