本文以实验室研制的具有柔性关节的轻型模块化协作机器人为研究对象,为了解决机器人由于末端集中安置三个关节模块而导致机器人在高速运行状态下惯性效应凸显的问题,本文对机器人的前馈控制理论进行了深入研究。区别于常见的力矩前馈控制,本文将双刚体弹簧系统模型和在线辨识算法与动力学模型前馈结合起来,提出了一种实时性更好,操作性更强的前馈控制策略,提高了协作机器人在高速运行状态下的跟踪精度,加快了响应速度,提升了机器人控制系统的动态特性,同时减小了机器人在高速状态下的稳态误差。根据“不锐”系列六自由度协作机器人的结构特点与控制要求,将两刚体弹簧系统模型和惯量在线辨识算法融入到前馈控制理论中,设计出一种新型的动力学模型前馈控制系统。将机器人柔性关节等效为两刚体弹簧系统,建立两刚体弹簧系统框图模型并推导其传递函数。根据协作机器人结构模型采用改进后的D-H参数法建立连杆坐标系求解机器人运动学模型和雅克比矩阵,根据拉格朗日动力学公式建立机器人的动力学模型,利用Solidworks+Adams+Matlab联合仿真方法对动力学模型进行验证,证明了所建动力学模型的正确性。将两刚体弹簧系统模型的传递函数通过Z变换转换为差分方程,深入研究最小二乘辨识算法并依据差分方程,以关节电机的负载等效在电机输出轴上的转动惯量为辨识对象建立变遗忘因子在线辨识算法,并采用倒置双曲线正切函数对辨识算法的遗忘因子的取值进行修正。在Simulink环境下搭建惯量在线辨识算法仿真验证平台,在S-Function中利用Matlab语言编写在线辨识算法,根据机器人两种不同的运行状态分别对辨识算法进行仿真验证,证明了所建改进型变遗忘因子最小二乘辨识算法的正确性与优越性。在Simulink环境下搭建六自由度协作机器人惯量前馈控制技术的仿真验证平台,通过工程法整定机器人伺服控制系统的PID参数,在Adams中将机器人三维物理模型转换为SLX格式的正动力学模型模块作为Simulink仿真的被控对象。分别在机器人关节空间和笛卡尔空间规划轨迹作为仿真平台的输入,给出轨迹跟踪误差的量化指标,对比仿真结果,证明了本文所提出的机器人惯量前馈控制技术的可行性与先进性。