柔性关节机器人具有质量轻、负载自重比高、适用性好等特点，而被广泛应用于工业各个领域。本文以柔性关节机器人为控制对象，在关节电机输入力矩有限与没有速度测量装置的情形下，深入研究了其控制律的设计方法，并提出了相应的饱和输出反馈设计思路，研究成果将为实际应用中的柔性关节机器人控制器设计提供指导意见。
　　首先，根据柔性关节机器人的机械结构作出合理的假设，利用拉格朗日方程法推导出柔性关节机器人的动力学模型。为了便于控制律设计，本文采用奇异摄动理论将复杂的柔性关节机器人模型解耦成两个子系统模型，分别称之慢子系统与快子系统。慢子系统表示了不考虑关节柔性的刚性部分，而快子系统则是反应了关节处柔性力矩的变化情况，子系统模型往往较为简单，控制律设计更为方便。由此，本文把针对柔性关节机器人系统的控制问题转化为两个子系统的控制问题。
　　其次，为了解决设计的控制律能够满足力矩有界的条件，本文引入一类平滑饱和函数，并以此设计了各子系统的有界控制律和柔性补偿项，确保了系统控制输入的有界性。同时，饱和函数对各力矩项饱和限制会降低控制器的控制性能，因此，本文使用模糊控制器来调整控制参数，以弥补饱和函数引起的控制性能下降问题。
　　然后，针对没有速度信号反馈的情况，本文引入高增益观测器了估计速度状态变量，以实现输出反馈控制。同时，考虑到传统高增益观测器对噪声非常敏感，本文进一步提出使用自适应高增益观测器来实现抗噪声的输出反馈控制。自适应高增益观测器结合了传统高增益观测器的快速收敛性质与扩展卡尔曼观测器的抗噪声能力，并以累计观测误差来切换观测器模型，以适应不同的观测需求。
　　最后，本文根据控制律的设计思路，利用李雅普诺夫稳定性理论，先分析了各子系统控制器的稳定性情况，再综合分析其对整个系统稳定性的影响。为了进一步说明所设计控制器的有效性，本文还进行了相应的对比仿真实验。实验结果表明，饱和函数与模糊控制在保证力矩有界的同时，也实现非常不错的跟踪控制性能；而自适应高增益观测器实现抗噪声的同时，也很好的保证了系统的抗干扰能力，提高了系统的稳定性。