智能打捞作业拟在高海况下利用舰载机器人完成高价值海面漂浮物的抓取和可靠回收。为解决其中涉及的波浪动力学分析、大型串联机器人功能设计、海面漂浮物运动预测、海面漂浮物的智能抓捕等一系列核心技术问题,需构建一个半实物仿真系统,利用成熟的仿真技术来优化设计和训练控制算法。考虑控制器算法设计和验证的复杂性,特别需要构建控制器在环的仿真系统进行设计。本文在已有的半实物仿真系统基础上,对控制器在环仿真系统进行设计,为了和不同仿真模式下的信号连接相匹配,对系统信息流进行了设计。将液压系统与机械系统的模型集成于实时仿真平台。将运动学模型、轨迹规划集成于上位机,控制算法集成于下位机,并制定了上下位机之间的通讯方式。针对机器人运动学与动力学进行分析,建立了机器人正运动学模型,分别采用了解析法、BP神经网络法、牛顿法求解机器人的逆运动学,并对这三种方法的效果进行了对比。然后分别建立了机器人动力学模型与机械手动力学模型,为控制器在环仿真提供了仿真模型。针对机器人的运动轨迹进行了规划,首先对跟踪过程中的相对位置进行设计,使机器人在跟踪目标时,能够保证目标在视觉相机观测范围之内。然后在关节空间进行轨迹规划,分别采用4-3-4轨迹和基于加速度轨迹进行规划,并对两种方法进行了对比,结果表明,基于加速度轨迹规划方法的轨迹更为平滑,能够减小冲击。同时,针对实验中可能出现的碰撞现象设计了防碰撞机制,仿真结果表明,防碰撞机制能够有效地避免碰撞的发生,保证实验的安全进行。针对机器人控制系统进行设计,首先对机器人液压驱动系统进行建模。考虑到在抓捕的过程中,机械手与目标可能会发生较大程度的碰撞,为保证抓捕过程的柔顺性,避免设备损坏,为机器人设计了柔顺控制算法。同时考虑到机器人抓捕目标后结构突变的影响,设计了变负载控制算法,仿真结果表明,所设计的控制算法能够顺利完成机器人对目标的跟踪和抓捕。最后利用控制器在环仿真系统进行总体调试和实验验证,将控制器硬件接入仿真实物,对控制器进行实物仿真,验证了目标抓捕策略的有效性。