陆地上不可再生资源的减少,海洋资源开发引起人们的关注。开发海洋资源需要先进的装备和技术,水下机器人是目前唯一能够达到深海的装备,海洋资源勘探开发需要水下机器人作业功能不同,水下机器人双机械手协调作业技术是水下机器人领域研究的主要内容之一,研究水下双手运动控制及双手协调作业技术具有重要的研究意义和实用价值。本文研究搭载在无人无缆自主式水下机器人上的双机械手技术,主要研究以下内容:(1)分析国内外水下双手作业系统及水下双手协调作业技术的研究现状,总结出水下双手作业系统需要研究和解决的问题,结合本文课题的要求,引出本文要研究的内容:水下双机械手系统结构、驱动方式、运动学和双手协调作业规划与控制技术。(2)针对水下双手协调作业实现剪缆等功能要求,分析论证水下双手作业系统总体方案和水下机械手关节液压驱动方案;针对本文研究的机械手展臂较长、重量较轻、易受海流干扰的问题,研制带有制动器的液压驱动关节;从模块化设计的角度出发,设计各级手臂及驱动关节;针对水下作业环境中机械手关节角度检测问题,完成传感器选型并研究以精密线性电阻检测关节角度方法及其密封方式;完成水下双机械手用材料选择及强度校核;为模拟水下双机械手搭载载体-自主式水下机器人,研制两自由度水下双机械手安装平台。(3)针对本文水下双手作业系统的具体结构形式和驱动方式,研究水下双手作业系统的运动学性能。针对自由度冗余的双机械手系统,利用D-H法建立机械手正向运动学方程,利用反变换法建立机械手逆向运动学方程;为了剪缆等功能要求,在作业规划时需要机械手各关节的转动角度及转动角速度信息,为此本文推导双机械手的雅可比矩阵。(4)研究水下双手协调作业规划问题。首先进行顶层任务规划;结合本文研制的水下机械手关节带有制动器的特点,进行剪缆作业策略分析,进行主、副手剪缆作业过程规划。针对关节运动进行PD控制器设计及参数调试,为了获得更好的控制效果,进行了模糊PD控制器的设计;针对角度传感器反馈信号跳动大的问题,对关节反馈信息进行Fir滤波器设计,并进行了实验验证;为了验证关节制动器的制动效果,进行了机械手关节制动器制动实验。(5)针对本文的水下双机械手作业系统,搭建其控制系统,完成硬件设计与软件编写,并进行实验研究;为了改善闭式液压传动关节响应性能,进行闭式液压驱动关节控制响应影响因素实验;为验证水环境对控制性能的影响,在陆上、水池进行了单关节运动控制实验;对PD控制器和模糊PD控制器的控制效果进行了对比实验验证;为了验证双手作业的性能,进行了双手协调剪缆实验。