本课题研究的4-DOF混联机器人由平面2-DOF冗余驱动并联机构和2-DOF串联机构组成,针对规则物体的抓放任务,本文围绕平面2-DOF冗余驱动并联机构的优化设计和4-DOF混联机器人的动力学建模、控制策略及样机实验等方面展开研究,主要研究内容如下:对4-DOF混联机器人进行运动学分析以及尺寸优化。首先分别求解了平面2-DOF冗余驱动并联机构和2-DOF串联机构的运动学反解;其次综合考虑速度椭球、刚度椭球和有效工作空间性能评价指标,采用性能图谱叠加和多目标归一化结合的方法对并联机构进行尺寸优化;最后在得到并联机构尺寸的基础上对奇异性进行分析。建立混联机器人机、电、气多能域动力学全局模型。首先利用传统键合图理论建立了伺服电机和气缸的键合图模型;其次采用旋量键合图理论建立了平面2-DOF冗余驱动并联机构和2-DOF串联机构旋量键合图模型;最后对平面2-DOF冗余驱动并联机构进行驱动力矩优化,结合由旋量键合图模型得出的状态方程求解混联机器人的动力学全解,结合数值算例进行验证。利用键合图自动化仿真软件20-sim搭建了整个混联机器人的多能域动力学模型。首先对电机进行参数整定;其次对平面2-DOF冗余驱动并联机构分别采用冗余驱动分支随动控制和力/位混合控制两种方法对混联机器人进行控制仿真。搭建实验系统,利用倍福控制器和台达伺服电机作为控制器和驱动装置,在冗余驱动分支随动控制和力/位混合控制两种情况下分别对混联机器人进行了控制实验;基于末端执行器抓放物体实验,研究4-DOF混联机器人对抓放任务的完成能力。