超声电机是一种全新结构和原理的新型电机,它具有低速大转矩及断电自锁等特性足以使其成为较理想的小型机器人执行器,在众多领域中有着广泛的应用前景。目前,超声电机从理论到设计制造技术都取得了实质性突破,制约其进一步发展的一个主要瓶颈是其实际应用还未全面展开,这使得应用研究成了超声电机新的重要的研究课题。为了研究超声电机的控制策略以应用于空间机器人,本文以超声电机为驱动器研制了一个多关节机器人系统,其控制目标是轨迹精确跟踪和速度平稳运动。首先,机器人的设计采用了虚拟样机技术。运用三维机械设计软件SolidWorks,设计了多关节机器人。为了验证机器人的性能,利用Adams进行了运动学和动力学仿真。同时,对机器人的控制操作界面进行了设计。其次,由于超声电机响应速度极快,很难采用普通电机的控制方法。通过大量的位置反馈和速度反馈控制实验,本文提出了速度——位置联合反馈控制系统,并采用了田口法优化了机器人的控制参数,分析了相应控制算法的稳定性,在实际应用上达到了较好的控制效果。最后,根据模糊控制原理并结合PID控制,提出了一种自调节模糊PID控制方案,控制结构中采用模糊系统去补偿过程的不确定性,不仅可以获得较好位置精度,而且确保了运行的平稳性,在实际应用上取得了好的控制效果。