机器人关节是构成机器人的基本单元,是机器人的重要组成部分,关节性能的好坏直接决定了机器人整体性能的优劣;作为机器人系统的核心部分,控制系统是影响机器人性能的关键部分之一,它在很大程度上影响着机器人的发展。本文在分析和总结了国内外各种机器人关节驱动方式及机器人控制系统优缺点的基础上,以设计一种实用新型解耦型液压伺服肩关节及其控制系统为目的,进行了研究与探讨。首先通过对运动解耦机理的分析,得出运动解耦的条件;在此基础上提出一种解耦型液压伺服肩关节的设计思想,并从结构与驱动的角度探讨方案设计的要点,提出并分析关节的空间结构方案和伺服跟踪方案。在方案设计的基础上,规划关节的总体结构;运用三维造型设计、虚拟设计等现代设计方法对关节结构进行详细设计,对主要零部件进行尺寸计算及强度校核,并绘制关节的各零件图和总装配图;对关节进行基于虚拟样机的机构运动学分析。在分析关节控制原理的基础上,针对关节的独特性,提出采用由上、下位机组成的主从分布式串行控制体系结构,建立基于工控机和直流伺服电机网络的解耦型液压伺服肩关节控制系统硬件。探讨解耦型液压伺服肩关节的各种控制方法;设计控制系统软件的总体结构和各功能模块;基于Windows操作系统平台和Visual C++ 6.0开发环境,编制控制系统的用户操作界面,利用MSComm控件编写工控机和直流伺服电机运动控制网之间的串口通信程序,初步实现控制系统软件平台。对关节试验样机进行研制,建立关节液压实验系统,对关节控制系统软、硬件进行调试,整合实验样机和控制系统,并对关节系统进行联调,对实验结果进行分析,通过实验验证关节及其控制系统的基本性能,初步实现关节的随动控制。本文研究的解耦型液压伺服肩关节及其控制系统集成了直流伺服技术和液压伺服技术,具有设计新颖、结构紧凑、布局合理、重量轻、运动灵活、输出力矩大且控制方便等特点。相信随着研究工作的不断深入,关节系统各方面的性能必将不断提高。基于该关节的机器人操作臂将对工业机器人技术的提高与推广应用起到十分重要的作用,其应用前景十分广阔。