1.一种全驱动自主水下机器人结构，其特征在于，包括艏段(2)，艏部推进段(7)，电子舱段(12)，艉部推进段(15)和主推进段(18)五大部分；整体采用鱼雷形流线型结构，艏段(2)与艏部推进段(7)、艏部推进段(7)与电子舱段(12)，电子舱段(12)与艉部推进段(15)、艉部推进段(15)与主推进段(18)同心密封相连；艏段(2)包括探测仪(1)、避碰声纳(4)和艏段壳体(3)，探测仪(1)通过密封安装于艏段(2)前部，避碰声呐(4)通过水密接插件安装于艏段(2)上部，艏段壳体(3)采用铝合金6061制造并进行表面硬质氧化处理，艏段壳体(3)采用半球形外形以保证水下机器人具有良好的流线型并兼顾艏部的安装空间；艏部推进段(7)由艏部侧向推进器(5)、艏部垂向推进器(8)和艏部推进段壳体(6)组成，侧向推进器(5)水平放置，安装于艏部推进段(7)前侧方，垂向推进器(8)垂直放置，安装于艏部推进段(7)后上方，驱动电机与推进螺旋桨之间采用磁耦合联轴器连接；电子舱段(12)由锂电池(9)、抛载(10)、天线导流罩(13)、电子舱段壳体(11)组成，天线导流罩(13)包括超短基线接收器和天线，锂电池(9)环绕相连于电子舱段(12)前部，下部通过电磁铁将抛载(10)垂直固定，后上部通过水密接插件与天线导流罩(13)相连；艉部推进段(15)包括艉部垂向推进器(14)、艉部侧向推进器(17)和艉部推进段壳体(16)组成，垂向推进器(14)垂直放置，安装于艉部推进段(15)前上方，侧向推进器(17)水平放置，安装于艉部推进段(15)后侧方，驱动电机与推进螺旋桨之间采用磁耦合联轴器连接；主推进段(14)由主推进器(19)组成，主推进器(19)采用桨后舵设计。

2.如权利要求1所述的全驱动自主水下机器人结构的回收三维路径跟踪方法，其特征为在于，回收控制过程包括以下3个过程：过程1：直线归位阶段，这个阶段是指回收装置用超短基线定位到AUV开始,进入对接中轴线跟踪过程。这个过程重点在于利用超短基线提供的相对位置/姿态信息来调整AUV与对接装置的位置，使得在消耗较短对接中轴线距离的情况下，将AUV航行至中轴线上，同时要考虑到AUV的姿态尽可能的与中轴线一致，利于进一步实时对接；

过程2：直线跟踪阶段，这个阶段指是指AUV重心进入中轴线开始直到距离对接口3到5米的阶段，在这个阶段要保证AUV沿中轴线航行，且艏向角指向对接口；

过程3：艏向调整阶段，这个阶段是指过程2结束到对接成功的阶段，进入此阶段需要满足两个条件：一是AUV与对接装置轴线距离小于5米，二是相对位置/姿态偏差超出预设值，如果直线跟踪阶段保持的位置/姿态偏差一直未超过预设值，则可以略过此阶段，直接完成对接，即只有在出现足够误差时，才会触发艏向调整阶段。

3.如权利要求2所述的全驱动自主水下机器人结构的回收三维路径跟踪方法，其特征在于，其中机器人回收直线归位阶段与直线跟踪阶段的三维路径跟踪控制方法包括以下步骤：步骤1：将回收路径三维曲线转化为空间点序列；

步骤2：将空间点序列描述为自主水下航行器的目标跟踪点，将其转化为自主水下航行器的惯性坐标系下的坐标，对其进行目标跟踪；

步骤3：全驱动控制形式的自主水下航行器，对单个目标点进行跟踪控制，将水下机器人的位置和艏向角与目标点位置和期望艏向值进行对比得到跟踪误差，采用改进的非奇异终端模糊滑模算法，输出为各推进器的推力；

步骤4：进行步骤2目标跟踪点的更替，并依次运行步骤3完成每个目标点的跟踪，最终完成空间点序列的跟踪，实现回收三维路径跟踪。

4.如权利要求3所述的全驱动自主水下机器人结构的回收三维路径跟踪方法，其特征在于，改进的非奇异终端模糊滑模控制算法包括以下步骤：步骤1：全驱动自主水下机器人的运动学数学模型可以表示为：

式中，η＝[x y z θ ψ]T，为水下机器人相对于惯性坐标系中的位置和姿态角，其中θ为俯仰角，ψ为航向角，此处不考虑横滚角对机器人的影响；v＝[u v w q r]T，为水下机器人在载体坐标系内的线速度和角速度，其中u,v,w分别为x,y,z坐标轴方向的线速度，q,r为y,z坐标轴方向的角速度；J(η)为坐标转换矩阵；M为包含附加质量的惯量矩阵且满足对称性M＝MT＞0， C(v)v为包含了质量矩阵和附加质量矩阵引起的科氏力与向心力且满足反对称性；D(v)为黏性水动力系数矩阵且D(v)＞0；v为去除环境干扰力时水下机器人的速度；

g(η)是恢复力和力矩；τ是各自由度的力和力矩；ξ为环境干扰；

步骤2：改进的非奇异终端模糊滑模控制器根据当前水下机器人的位置和艏向角与目标点位置和期望艏向值进行对比得到位置跟踪误差和艏向跟踪误差，通过模糊控制器对滑模增益进行优化，得到各推进器的推力；

位置跟踪误差为：

其中，ep为位置跟踪误差，xd，yd，zd分别为目标点三轴方向上的位置坐标，x,y,z分别为当前水下机器人三轴方向上的位置坐标；

艏向跟踪误差为：

eψ＝ψd-ψ     (3)

其中，eψ为艏向跟踪误差，ψd为期望艏向值，ψ为当前水下机器人的艏向角；

定义n＝[x y z θ ψ]T，与η等同，是机器人实时的位置和姿态，则 表示三轴方向上线速度和角速度，表示三轴方向上线加速度和角加速度，令常数nd为目标点，那么跟踪误差表示为ne＝n-nd，算法实现目标为寻找适当的控制律，使水下机器人的位置n能够尽快地到达期望值nd，即ne要在有限时间内快速收敛到零；

定义运算

其中，sgn为符号函数，x1,…x5为各状态变量，γ1,…γ5为状态变量系数；

设计非奇异终端滑模面：

为了使连接点处的速度连续，即ne＝ε时 要相等，所以有

ε＝βq/p-q    (6)

式中，ε＝diag{ε1,…ε5}，β＝diag{β1,…β5}，βi∈R+，s＝[s1,…s5]T， pi,qi∈N+，i＝1,2…5且1＜pi/qi＜2；

以|s|和d|s|/dt作为模糊控制器的输入，滑模增益优化项Δk作为模糊控制器的输出，设计一个双输入单输出的模糊控制器。其中|s|，d|s|/dt，均为三角形隶属度函数；

描述输入输出变量的子集分别为d|s|＝[NB＝负大，NM＝负中，NS＝负小，ZO＝零，PS＝正小，PM＝正中，PB＝正大]，|s|＝[S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6],Δk＝[K0,K1,K2,K3,K4,K5,K6],其中S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,K0,K1,K2,K3,K4,K5,K6为模糊数；

采取的控制规则为：

如果d|s|是A,|s|是B,则Δk是C；

优化后开关函数的增益为：

k＝η×(1+Δk)+d    (7)

采用如下终端吸引子作为趋近率：

其中， k1＝diag(k11,…k15),k2＝diag

(k21,…,k25),k1i，k2i∈R+,i＝1,2,…5；

式(5)的一阶导数表示如下：

其中，I∈R5×5，i＝1,2,···,5,

由式(4)～(9)可得，对于AUV的非线性动力学模型公式(1)，如果变量非奇异终端滑模选取式(5)，趋近率选取式(8)，采用如下控制率：u＝u1+u2    (12)

其中，为了减轻当|ne|＞ε时，滑模控制器中的颤振现象，利用饱和函数sat(s/Δ)替代滑模控制器中的指数趋近率的符号函数sig(s)，并取边界层Δ＝0.01，α＝diag{β1,···β5}，αi∈R+。

5.如权利要求4所述的全驱动自主水下机器人结构的回收三维路径跟踪方法，其特征在于，改进的非奇异终端模糊滑模控制算法中模糊控制器的滑模增益值选取为：控制器运动点远离滑模面，即|s|＞0时，滑模增益选取为30，提高控制器运动点的趋近速度；在靠近滑模面的区域内，即s→0时，滑模增益不应超过25，以此减弱因为s的正负性频繁变化造成的高频抖振。