随着工业的发展,机器人技术得到了广泛的应用,给生产带来很大方便和效益。涂胶机器人主要用在涂胶生产线上,由于胶水的易燃性,通常采用的液压驱动和伺服电机驱动方式,需做好防爆设计,这势必会增加生产成本,而且液压系统油液的泄露很容易造成污染。而气压传动系统,具有防火、防爆等特点,而且成本低,结构简单,无污染,已广泛应用于工业自动化的各个领域。因此将气动伺服技术应用于涂胶机器人具有重要意义。本文采用机理建模的方法,建立了气动机械手各关节控制系统的线性化数学模型,并对系统的一些基本特性进行分析。然后在充分考虑了阀口流动的非线性、气缸两腔的热力学特性以及气缸摩擦力特性的基础上,建立了气动系统的非线性数学模型。借助ADAMS软件建立了气动机械手的运动模型,对机械手进行了轨迹规划,得到其在各种末端轨迹下关节的转角位移,并进行了运动学和动力学的分析。采用状态反馈极点配置控制策略设计了控制器,结合实际系统选取了极点,求取了状态反馈系数。在Simulink中搭建了机械手气动系统与控制器的仿真模型,通过MATLAB和ADAMS软件的接口与运动模型进行联合,完成系统整体仿真模型的建立。对单关节和末端轨迹控制进行联合仿真。对不分段控制器和根据误差大小分段的控制器进行了对比研究,得出误差分段控制器具有较好控制性能。采用分段的状态反馈控制器,对机械手单关节控制及末端轨迹控制进行了实验研究。对单关节进行方波响应实验,结果表明单关节系统稳态精度比较高,响应较快。以汽车风挡玻璃轮廓曲线为跟踪目标进行末端轨迹控制实验,得到了比较满意的控制效果,对误差产生的原因进行了分析。通过与仿真结果的对比证明了所建立模型的准确性。