与传统的机器人刚性手臂相比,机器人柔性手臂具有质量轻、能耗低、效率高、负载率高、与环境软接触的优点,并且受到自动化领域和航天领域发展的推动,因此成为近年来机器人领域研究的前沿和热点.虽然柔性臂具有诸多优点,但弹性振动也是影响其实际应用的主要障碍.因此该文主要研究在有效控制柔性臂转动运动的同时抑制柔性臂的弹性振动.由于柔性臂系统是连续质量系统,因此在动力学特性分析、控制系统设计方面与刚性机器人相比具有很大的难度.在柔性臂研究中,多数使用伺服电机作为柔性臂的驱动元件来进行大范围刚性运动控制和弹性振动控制.由于压电陶瓷具有响应速度快、出力大、易布置的优点,因此在柔性结构的振动控制中得到了广泛的应用.采用关节电机单独驱动的柔性臂系统往往存在转动控制精度和弹性振动控制效果难以兼顾的缺点.针对这一缺点,该文提出了将伺服电机和压电陶瓷同时作为驱动元件的双重驱动控制方案,并设计了水平面内转动的基于双重驱动的两连杆串联机器人柔性手臂系统.在柔性臂控制过程中,用伺服电机做大范围转动控制,用压电陶瓷抑制弹性振动.为降低控制系统设计难度,该文将柔性臂运动划分为两部分:慢变的大范围刚性转动和快变的小幅度弹性振动,并分别设计了这两部分的控制系统.该文针对柔性臂系统的特点,使用了鲁棒性较强的滑模变结构控制方法.该文详细阐述了机器人柔性手臂在实验系统、动力学模型及控制系统方面的研究现状,以及该研究课题的来源、研究的目的和研究内容.阐述了柔性臂双重驱动的控制思想,并进行了柔性臂系统的总体方案论证,设计了水平面内运动的基于双重驱动的两连杆柔性臂实验系统.通过对柔性连杆的振动分析,进行了连杆结构的优化,简化了柔性臂的模态振动行为;通过对柔性臂的弹性振动分析,对振动传感器的布置位置进行了优化;对电机及压电陶瓷选择以及压电陶瓷的输入输出特性等方面进行了研究.