多自由度机械臂控制算法设计..
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真摘要：近年来，随着工业自动化的快速发展，机械臂在生产制造领域的应用越来越广泛。
作为工业机器人的重要组成部分，机械臂的控制系统设计和运动学仿真成为了研究和应用的热点。
本文围绕六自由度机械臂的控制系统设计和运动学仿真展开研究，通过对机械臂的结构、动力学模型和运动学原理的分析，设计了一套完整的机械臂控制系统，并进行了运动学仿真验证实验。
研究结果表明，该控制系统能够实现六自由度机械臂的准确控制和精确运动。
关键词：六自由度机械臂，控制系统，运动学仿真，结构分析，动力学分析1. 引言机械臂是一种能够替代人工完成各种物体抓取、搬运和加工任务的重要设备。
随着工业自动化程度的提高和生产效率的要求，机械臂在生产制造行业中的应用越来越广泛。
机械臂的控制系统设计和运动学仿真成为了研究和应用的热点，尤其是六自由度机械臂。
六自由度机械臂具有较大的运动自由度，在复杂任务中具有更强的工作能力和适应性。
因此，研究六自由度机械臂的控制系统设计和运动学仿真对于改善机械臂的性能和应用具有重要意义。
2. 机械臂结构分析六自由度机械臂的结构由底座、第一至第六关节组成。
底座作为机械臂的固定支撑，通过第一关节与机械臂连接。
第一至第四关节形成了前臂部分，决定了机械臂的悬臂长度。
第五关节和第六关节分别为腕部和手部，负责完成机械臂的末端操作。
结构分析可以为后续的动力学和运动学建模提供基础。
3. 动力学模型机械臂的动力学模型是基于牛顿第二定律和欧拉定理建立的。
通过考虑机械臂各关节的质量、惯性和振动特性，可以对机械臂的力学性能进行描述。
动力学模型的建立是机械臂控制系统设计的重要基础。
4. 运动学原理机械臂的运动学原理研究机械臂的位置、速度和加速度之间的关系。
通过运动学原理可以确定机械臂的姿态和末端位置，实现机械臂的准确定位和精确控制。
运动学原理是机械臂控制系统设计和运动学仿真的重要内容。
6自由度机械手的算法
6自由度机械手的算法介绍6自由度机械手是一种具有6个自由度的机械臂，可以在空间中完成复杂的运动任务。
为了实现机械手的精确控制和运动规划，需要使用一系列算法来实现。
本文将探讨6自由度机械手的算法，包括逆运动学、正运动学、轨迹规划等。
逆运动学逆运动学是指已知机械手末端位置和姿态，计算出各个关节角度的过程。
对于6自由度机械手而言，逆运动学问题是一个复杂的数学问题。
以下是逆运动学算法的基本步骤：1.确定机械手的DH参数，包括关节长度、关节偏移、关节旋转角度等。
2.根据机械手的DH参数，构建正运动学方程，即末端位置和关节角度的关系。
3.根据末端位置和姿态，求解正运动学方程，得到关节角度的解。
4.对于多解的情况，选择最优解，例如使关节角度变化最小或满足特定约束条件的解。
正运动学正运动学是指已知机械手各个关节角度，计算出末端位置和姿态的过程。
对于6自由度机械手而言，正运动学问题相对简单，可以通过矩阵变换来实现。
以下是正运动学算法的基本步骤：1.确定机械手的DH参数。
2.根据机械手的DH参数，构建正运动学方程，即关节角度和末端位置的关系。
3.根据关节角度，求解正运动学方程，得到末端位置的解。
轨迹规划轨迹规划是指在给定起始位置和目标位置的情况下，确定机械手的运动路径和速度的过程。
对于6自由度机械手而言，轨迹规划需要考虑运动的平滑性和避免碰撞等因素。
以下是轨迹规划算法的基本步骤：1.确定起始位置和目标位置。
2.根据起始位置和目标位置，计算出机械手的途径点和运动方向。
3.根据途径点和运动方向，生成平滑的运动路径。
4.考虑机械手的运动速度和加速度，生成合适的速度曲线。
5.考虑碰撞检测，避免机械手和其他物体的碰撞。
动力学建模动力学建模是指根据机械手的结构和参数，建立机械手的运动学和动力学模型的过程。
对于6自由度机械手而言，动力学建模需要考虑关节间的耦合效应和惯性等因素。
以下是动力学建模的基本步骤：1.确定机械手的质量、惯性等参数。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，机械臂已成为自动化生产线上不可或缺的一部分。
六自由度机械臂因其高度的灵活性和适应性，在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、六自由度机械臂结构及特点六自由度机械臂主要由关节、驱动器、控制系统等部分组成。
其结构包括六个可独立运动的关节，通过控制每个关节的旋转角度，实现空间中任意位置的到达。
六自由度机械臂具有较高的灵活性和工作空间，适用于复杂环境下的作业。
三、控制系统设计（一）硬件设计控制系统硬件主要包括微处理器、传感器、执行器等部分。
微处理器负责接收上位机指令，解析后发送给各个执行器；传感器用于检测机械臂的位置、速度、加速度等信息，反馈给微处理器；执行器则根据微处理器的指令，驱动机械臂进行运动。
（二）软件设计软件设计包括控制系统算法和程序设计。
控制系统算法包括运动规划、轨迹跟踪、姿态控制等，通过算法实现对机械臂的精确控制。
程序设计则包括上位机程序和下位机程序，上位机程序负责发送指令，下位机程序负责接收指令并执行。
四、运动学仿真运动学仿真是指通过数学模型对机械臂的运动过程进行模拟，以验证控制系统的正确性和可靠性。
运动学仿真主要包括正运动学和逆运动学两部分。
（一）正运动学正运动学是指通过关节角度计算机械臂末端的位置和姿态。
通过建立机械臂的数学模型，利用关节角度计算末端执行器的位置和姿态，为后续的轨迹规划和姿态控制提供依据。
（二）逆运动学逆运动学是指根据机械臂末端的位置和姿态，计算关节角度。
通过建立逆运动学方程，将末端执行器的目标位置和姿态转化为关节角度，实现对机械臂的精确控制。
五、实验与分析通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的设计和运动学仿真的正确性。
实验结果表明，控制系统能够实现对机械臂的精确控制，运动学仿真结果与实际运动过程相符。
本科毕业论文-基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计解析
唐山学院毕业设计设计题目：基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计系别：信息工程系班级：11电气工程及其自动化3班姓名：刘亮指导教师：田红霞2015年6月1日基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计摘要机械臂控制器作为机械臂的大脑，对于它的研究有着十分重要的意义。
随着微电子技术和控制方法的不断进步，以单片机作为控制器的控制系统越来越成熟。
本课题正是基于单片机的机械臂控制系统的研究。
本文首先介绍了国内外机械臂发展状况以及控制系统的发展状况。
其次，阐述了四自由度机械手臂控制系统的硬件电路设计及软件实现。
详细阐述了机械臂控制系统中单片机及其外围电路设计、电源电路设计和舵机驱动电路设计。
在程序设计中，着重介绍了利用微分插补法进行PWM调速的程序设计。
并给出了控制器软件设计及流程图。
最后，给出了系统调试中出现的软硬件问题，进行了详细的分析并给出了相应的解决办法。
关键词：机械臂单片机自由度舵机PWMDesign of Multi DOF Manipulator ControllerBased on MCUAbstractAs the brain of robot arm, manipulator controller is very important for its research.With the development of microelectronics technology and control method, the control system of MCU is becoming more and more mature.This thesis is based on the research of the manipulator control system of MCU.Firstly,it is introduced the development of the manipulator and the control system at home and abroad.Secondly,it is given the circuit and software design for the four DOF manipulator in this disertation.it is expatiated the Single Chip Microcomputer(SCM),the relative circuit design ,Power circuit design,and driver circuit design of manipulator control system.In the design of the program, the design of PWM speed regulation by differential interpolation is introduced emphatically. The software design and flow chart of the controller are given.Finally,it is presented the problems of hardware and software in practive given resolves.Key word: Manipulator;MCU;DOF;Steering engine;PWM目录1引言 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2国内外机械臂研究现状 (2)1.2.1国外机械臂研究现状 (2)1.2.2国内机械臂研究现状 (3)1.3机械臂控制器的发展现状 (3)1.4本设计研究的任务 (4)2机械结构与控制系统概述 (5)2.1机械结构 (5)2.2控制系统 (6)2.3系统功能介绍 (8)2.4舵机工作原理与控制方法 (8)2.4.1概述 (8)2.4.2舵机的组成 (8)2.4.3舵机工作原理 (9)3系统硬件电路设计 (11)3.1时钟电路设计 (11)3.2复位电路设计 (11)3.3控制器电源电路设计 (12)3.4舵机驱动电路 (13)3.5串口通信电路设计 (13)4系统软件设计 (14)4.1四自由机械臂轨迹规划 (15)4.2主程序设计 (16)4.3舵机调速程序设计 (17)4.3.1舵机PWM信号 (17)4.3.2利用微分插补法实现对多路PWM信号的输出 (18)4.4初末位置置换子程序 (21)4.5机械爪控制程序 (22)4.6定时器中断子程序 (23)4.6.1定时器T1中断程序 (23)4.6.2定时器T0中断子程序 (24)5系统软硬件调试 (25)5.1单片机系统开发调试工具 (25)5.1.1编程器 (25)5.1.2集成开发环境Keil和Protues (25)5.2控制系统的仿真 (26)5.3软件调试 (27)5.4硬件调试 (27)5.5软硬件联合调试 (28)6结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录 (32)1引言1.1研究的背景和意义机器人是传统的机械结构学结合现代电子技术、电机学、计算机科学、控制理论、信息科学和传感器技术等多学科综合性高新技术产物,它是一种拟生结构、高速运行、重复操作和高精度机电一体化的自动化设备。
六轴机械臂 xyz运动算法
六轴机械臂 xyz运动算法六轴机械臂是一种具有六个自由度的机械装置，可以实现在三维空间内的运动和定位。
以下是一种常见的六轴机械臂的XYZ 运动算法：1.正向运动学算法（Forward Kinematics）：o输入：关节角度（θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6）o输出：末端执行器（笛卡尔）坐标（X, Y, Z）正向运动学算法将给定的关节角度转换为末端执行器的位姿。
这可以通过对每个关节进行坐标变换和旋转变换来实现。
具体步骤如下：o定义每个关节的DH参数（链接长度、关节间的旋转和位移等）。
o使用DH参数计算每个关节之间的齐次变换矩阵。
o将所有关节的齐次变换矩阵相乘得到末端执行器的位姿。
2.逆向运动学算法（Inverse Kinematics）：o输入：末端执行器（笛卡尔）坐标（X, Y, Z）o输出：关节角度（θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6）逆向运动学算法根据末端执行器的位姿计算相应的关节角度，以实现特定的位置和姿态。
这是一个复杂的问题，需要采用数值求解方法，如迭代或优化算法。
具体步骤如下：o定义每个关节的DH参数。
o基于末端执行器的位姿和参考坐标系，计算目标末端执行器的位姿。
o使用数值求解方法，如牛顿-拉夫逊方法或雅可比转置法，通过不断迭代调整关节角度，使得末端执行器的位姿逐渐接近目标位姿。
3.运动规划算法：XYZ运动规划算法可以通过给定的起始位置和目标位置，计算出机械臂在空间中的运动路径。
这可以通过采用合适的插值方法，如直线插值或样条插值，将机械臂的一个位置平滑过渡到另一个位置。
这样可以避免机械臂在运动中出现突变和不连续的情况。
需要注意的是，具体的XYZ运动算法可能会因不同的机械臂控制系统和机械结构而有所不同。
因此，在实际应用中，应根据具体的机械臂控制器和算法来实现适合的运动算法。
《2024年六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》范文
《六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真》篇一一、引言随着科技的飞速发展，自动化与机器人技术已广泛应用于各种领域，六自由度机械臂是其中一种重要而常见的自动化工具。
它具备灵活的运动能力与复杂操作功能，能够在高精度的环境中完成一系列作业。
本篇论文旨在介绍六自由度机械臂控制系统的设计与运动学仿真，旨在提升机械臂的性能和可靠性。
二、六自由度机械臂控制系统设计1. 硬件设计六自由度机械臂控制系统主要由机械臂主体、驱动器、传感器和控制单元等部分组成。
其中，机械臂主体由多个关节组成，每个关节由一个驱动器驱动。
传感器用于检测机械臂的位置、速度和加速度等信息，控制单元则负责处理这些信息并发出控制指令。
2. 软件设计软件设计部分主要包括控制算法的设计和实现。
我们采用了基于PID（比例-积分-微分）的控制算法，以实现对机械臂的精确控制。
此外，我们还采用了路径规划算法，使机械臂能够按照预定的路径进行运动。
3. 控制系统架构控制系统采用分层架构，分为感知层、决策层和执行层。
感知层通过传感器获取机械臂的状态信息；决策层根据这些信息计算控制指令；执行层则根据控制指令驱动机械臂进行运动。
三、运动学仿真运动学仿真主要用于模拟机械臂的运动过程，验证控制系统的性能。
我们采用了MATLAB/Simulink软件进行仿真。
1. 模型建立首先，我们需要建立机械臂的数学模型。
根据机械臂的结构和运动规律，我们可以建立其运动学方程。
然后，将这些方程导入到MATLAB/Simulink中，建立仿真模型。
2. 仿真过程在仿真过程中，我们设定了不同的工况和任务，如抓取、搬运、装配等。
通过改变控制参数和路径规划算法，观察机械臂的运动过程和性能表现。
我们还对仿真结果进行了分析，以评估控制系统的性能和可靠性。
四、实验结果与分析我们通过实验验证了六自由度机械臂控制系统的性能。
实验结果表明，该系统能够实现对机械臂的精确控制和灵活操作。
在各种工况和任务下，机械臂都能以较高的速度和精度完成任务。
五自由度桌面级多功能机械臂设计
五自由度桌面级多功能机械臂设计一、机械臂的结构和工作原理五自由度桌面级多功能机械臂通常由基座、臂段、关节和末端执行器等部分组成。
基座通常用来支撑整个机械臂，臂段则是机械臂的主要结构部分，关节可以使机械臂进行柔性的动作，末端执行器则是进行各种操作的工具。
机械臂的工作原理主要是通过控制各个关节的运动来实现机械臂的运动，实现各种任务的完成。
二、机械臂的设计要点1. 结构设计：五自由度桌面级多功能机械臂的结构设计需要考虑机械臂的稳定性、承载能力和灵活性。
机械臂的结构设计还需要考虑材料的选择、连接方式等因素，以保证机械臂在工作过程中能够稳定可靠地进行各种动作。
2. 关节设计：机械臂的关节设计是关键的部分，关节需要能够进行灵活的转动，并且能够承受机械臂的重量。
关节的设计也需要考虑到控制的精准度和速度，以保证机械臂在工作过程中能够准确地完成各种任务。
3. 控制系统设计：五自由度桌面级多功能机械臂的控制系统设计是机械臂设计中至关重要的一部分。
控制系统需要能够实现对各个关节的精确控制，并且需要具备一定的智能化能力，以便机械臂能够自主地完成一些复杂的任务。
4. 末端执行器设计：末端执行器是机械臂进行各种操作的工具，如抓取、搬运等。
末端执行器的设计需要考虑到不同的操作需求，比如需要设计不同的夹具、传感器等，以适应不同的任务需求。
三、机械臂的应用领域五自由度桌面级多功能机械臂设计广泛应用于各种领域，比如工业生产、医疗、科研等。
在工业生产中，机械臂可以完成装配、搬运、焊接等任务，提高生产效率和产品质量。
在医疗领域，机械臂可以用于手术、康复等工作，实现精确的操作和治疗。
在科研领域，机械臂可以用于实验室操作、科学研究等，为科研人员提供便利。
四、结语五自由度桌面级多功能机械臂设计是一项具有挑战性的工作，需要综合考虑结构、关节、控制系统和末端执行器等多个因素。
机械臂的设计也需要根据具体的应用场景进行定制，以保证机械臂能够最大限度地发挥其作用。
五自由度机械臂设计
五自由度机械臂设计引言机械臂是一种能够模拟人的手臂运动的机器设备，具有较大的灵活性和精确性，因此在制造业、医疗领域、物流等各种领域都得到了广泛应用。
本文将介绍一个基于五自由度的机械臂的设计方案。
设计目标本文设计的机械臂拥有五个自由度，可以分别沿x、y、z轴方向进行平移和绕y轴和x轴旋转。
机械臂需要具备以下特点：1.准确度：机械臂能够在指定范围内精确地定位和操作物体；2.稳定性：机械臂在运动过程中应保持稳定，不产生抖动和震动；3.轻量化：机械臂需要具备较轻的重量，以方便搬运和操作。
机械结构设计基座机械臂的基座是机械臂的基础支架，承担着承重和稳定的作用。
基座需要具备足够的强度和刚度，以确保机械臂运动过程中的稳定性。
关节机械臂的五个自由度通过关节来实现。
每个关节均由电机、减速器和传动装置组成。
电机提供动力，减速器降低转速并提高扭矩，传动装置将力传递到机械臂的杆件上。
杆件机械臂的杆件用于连接各个关节和末端执行器。
杆件需要具备足够的刚度和轻量化，以减小机械臂自身的重量，提高运动速度和负载能力。
末端执行器机械臂的末端执行器用于实现机械臂的工作功能，如夹取、装配等。
末端执行器需要根据具体任务的需求进行设计，并与机械臂其他部分相匹配。
运动控制设计机械臂的运动控制由控制系统来实现。
控制系统包括硬件电路和软件程序。
硬件电路负责接收传感器信号和控制执行器，软件程序负责控制机械臂的运动轨迹和参数。
控制算法机械臂的控制算法采用精确的运动学算法和动力学算法。
运动学算法用于计算机械臂末端执行器的位置和姿态；动力学算法用于计算机械臂的力和扭矩分配。
传感器机械臂的运动控制需要依靠传感器来获取外部环境和机械臂自身的信息。
常用的传感器包括编码器、力传感器和位移传感器。
编码器用于测量电机转动角度，力传感器用于测量机械臂施加的力，位移传感器用于测量机械臂的位移。
结论本文介绍了一个基于五自由度的机械臂的设计方案。
通过合理的机械结构设计和运动控制设计，机械臂可以实现准确度、稳定性和轻量化的要求。
机械臂运动控制的算法研究
机械臂运动控制的算法研究引言：机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的装置，广泛应用于制造业、医疗领域、航空航天等众多领域。
而机械臂的运动控制算法，则是实现机械臂精确、高效运动的关键所在。
本文旨在探讨机械臂运动控制的算法研究，通过介绍几种常见的算法，分析其优缺点，并展望未来的发展方向。
一、位置控制算法位置控制是机械臂运动控制的基本要求之一。
目前，常见的位置控制算法主要包括PID控制算法、反向运动学算法和预测控制算法。
1.1 PID控制算法PID控制算法是一种经典的控制算法，通过计算误差的比例、积分、微分三个部分的加权和，实现对机械臂位置的控制。
其优点在于简单易懂，调节参数相对较容易。
然而，PID控制算法往往无法满足对机械臂位置控制的高精度要求，并且对于复杂的非线性系统，其控制效果往往不尽如人意。
1.2 反向运动学算法反向运动学算法是通过已知机械臂末端位置，逆向计算出每个关节的运动角度，并利用这些角度完成机械臂的位置控制。
该算法相对于PID控制算法来说，更适用于多自由度机械臂的运动控制。
但反向运动学算法的计算量较大，且对于复杂的工作空间，存在解的多样性等问题。
1.3 预测控制算法预测控制算法是一种基于未来状态的控制方法，通过预测机械臂运动的轨迹，并利用这些预测结果进行控制。
该算法在具备较好的抗干扰能力和鲁棒性的同时，也对算法的计算和实时性提出了更高的要求。
因此，预测控制算法在实际应用中较为复杂，不适用于所有场景。
二、力控制算法力控制算法是机械臂运动控制的关键技术之一。
力控制算法主要包括基于力传感器的闭环控制和基于力矩估计的开环控制。
2.1 基于力传感器的闭环控制基于力传感器的闭环控制算法通过感知外界力的大小和方向，实现对机械臂的力控制。
该算法对力的控制较为精确，可以根据不同工作场景动态调整控制参数。
但基于力传感器的闭环控制也存在成本较高、传感器容易受干扰等问题。
2.2 基于力矩估计的开环控制基于力矩估计的开环控制算法利用机械臂自身的传感器信息，通过力矩和位置之间的关系，估计外界作用在机械臂上的力。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计摘要：本设计旨在研究并设计一种三自由度机械臂，用于实现特定任务的精确定位和运动控制。
通过对机械臂结构、运动学、动力学和控制系统的深入研究和设计，实现机械臂在工业自动化、医疗辅助等领域的应用，对于提高生产效率和人力资源利用率具有积极意义。
关键词：三自由度机械臂，运动学，动力学，控制系统，工业自动化一、引言三自由度机械臂是一种具有三个独立旋转自由度的机械装置，其在工业自动化、医疗器械、科研实验等领域有着广泛的应用价值。
本文旨在设计一种三自由度机械臂，并对其进行结构设计、运动学分析、动力学建模以及控制系统设计，以期实现机械臂的高效精准控制，满足实际应用需求。
二、机械臂结构设计1. 机械臂主体结构考虑到实际应用中的稳定性和承载能力需求，机械臂主体采用铝合金材料制作，保证轻量化的同时具备足够的强度。
为了减小惯性和提高精度，采用蜗轮蜗杆传动结构来实现三个旋转自由度的运动。
2. 末端执行器设计末端执行器是机械臂的最终工作部分，需要根据具体应用设计不同的工作夹具或工具装置，以满足各种不同的任务需求。
末端执行器的设计需要考虑到重量、稳定性和灵活性的平衡。
三、运动学分析机械臂的运动学分析是机械臂设计的重要部分，通过对机械臂各关节的运动学建模，可以确定机械臂在空间中的姿态和位置。
利用旋转矩阵和变换矩阵等方法，可以建立机械臂的正运动学和逆运动学方程，为后续的轨迹规划和动力学建模提供基础。
四、动力学建模机械臂的动力学建模是为了分析机械臂在运动过程中对各关节所需的动力、力矩等物理量。
通过运动学分析得到的姿态和位置数据，结合机械臂的质量、惯性、摩擦等参数，可以建立机械臂的动力学模型，为控制系统的设计提供理论基础。
五、控制系统设计1. 运动控制对于机械臂的精确运动控制，需要设计合适的控制算法和控制器。
常见的控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等，通过对机械臂动力学模型的分析，选择适当的控制方法和参数，设计出稳定而高效的运动控制器。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计毕业设计题目：三自由度机械臂设计与控制一、设计背景三自由度机械臂是工业机器人中常见的一种结构，通常由三个关节驱动器构成，可以实现在三个方向上的运动。
该设计旨在研究三自由度机械臂的结构设计和控制算法，提高其运动精度和稳定性，以满足工业生产中对机器人精准操作的需求。
二、设计内容1.机械结构设计：根据机械臂的工作范围和负载要求，设计合适的机械结构，包括三个关节的连杆长度、角度范围等，确保机械臂能够在工作空间内自由灵活地运动，并能承受所需的负载。
2.关节驱动器选择：选择合适的关节驱动器，比如伺服电机、步进电机等，确保驱动器能够提供足够的转矩和精确的控制，以实现机械臂的精准运动。
3.控制系统设计：设计相应的控制系统，包括运动规划、轨迹跟踪、碰撞检测等算法，实现机械臂在各种工作场景下的自动化操作。
同时，考虑到三自由度机械臂的运动学模型，设计合理的控制策略，提高机械臂的运动精度和稳定性。
4.系统集成和调试：将机械结构、关节驱动器和控制系统进行集成，通过实验验证机械臂的性能和稳定性，调试控制算法，不断优化设计方案，使机械臂达到预期的工作效果。
三、设计目标1.实现三自由度机械臂在三维空间内的高精度运动，能够完成各种复杂的工作任务。
2.提高机械臂的运动速度和稳定性，减少运动过程中的振动和误差，提高工作效率。
3.实现机械臂与外部环境的智能交互，通过传感器实时监测工作环境，避免碰撞和危险情况的发生。
4.设计简洁高效的控制系统，具有良好的实时性和可靠性，便于操作和维护。
四、预期成果通过以上设计内容和目标，预期能够完成一台具有高精度运动和稳定性的三自由度机械臂原型机，并实现其在工业生产中的应用。
同时，可以得到相关的技术研究成果，为工业机器人领域的发展贡献一份力量。
五、结语三自由度机械臂的设计与控制是一个具有挑战性和重要性的课题，需要多方面的知识和技能综合运用。
希望通过本次毕业设计，能够全面学习和掌握机械臂设计与控制的相关知识，提升自己在工程领域的实践能力和创新能力，为未来的科研和工作打下坚实的基础。
6自由度控制算法
6自由度控制算法在机器人控制与运动规划中，6自由度（6DoF）控制算法是一种常用的方法。
这种算法可以实现对机械臂或机器人的六个自由度进行精确控制，使其在三维空间内能够实现各种复杂的运动轨迹和任务。
6自由度控制算法的核心思想是：通过对机械臂的关节角度进行精确控制，从而实现末端执行器的运动。
一般来说，典型的6自由度机械臂由6个关节组成，每个关节可以控制一个自由度。
常见的机械臂有工业机械臂、服务机器人臂等。
实现6自由度控制的算法可以分为两个主要步骤：逆运动学求解和控制器设计。
逆运动学求解是根据机械臂的末端位姿（位置和姿态），确定关节角度以实现期望运动。
控制器设计是针对不同的任务需求，设计合适的控制策略以保证机械臂的精确控制和稳定性。
在逆运动学求解方面，一种常用的方法是使用解析解法。
对于六自由度的机械臂，可以通过对正运动学方程求逆，从而得到关节角度与末端位姿之间的映射关系。
一般来说，这种方法可以快速计算出关节角度，但对于一些特殊情况（例如奇异构型）可能无法求解解析解，需要使用数值解法来求解逆运动学问题。
在控制器设计方面，常见的方法包括PID控制、基于模型的控制（如轨迹跟踪控制、力/力矩控制）和基于反馈线性化的控制等。
PID控制是一种经典的控制策略，通过调节比例、积分和微分参数，实现机械臂位置和速度的精确控制。
基于模型的控制方法利用机械臂的动力学模型，通过预测机械臂的运动轨迹或实施力/力矩控制来实现精确控制。
而基于反馈线性化的控制方法，则通过设计非线性转换器和线性控制器，将非线性动力学系统转化为线性系统，从而实现控制目标。
除了逆运动学求解和控制器设计，6自由度控制算法还需要考虑如传感器选取与数据融合、路径规划、碰撞检测和碰撞回避等问题。
传感器可以提供机械臂的姿态和位姿信息，用于控制系统的反馈；数据融合则将多个传感器的信息进行整合，提高机械臂的感知能力。
路径规划是将机械臂的运动轨迹优化为最佳路径，以提高运动效率和精确度。
五自由度机械臂运动和控制仿真分析
五自由度机械臂运动和控制仿真分析五自由度机械臂是一种能够在三维空间中进行精确运动和控制的机械设备。
它由五个连接在一起的关节组成，每个关节都可以独立地进行运动，从而实现各种姿态和位置的控制。
在机械臂的运动和控制中，仿真分析起着重要的作用。
通过仿真分析，可以通过计算和模拟来研究机械臂的运动学和动力学特性，以及其控制系统的稳定性和精确性。
首先，我们来讨论机械臂的五个自由度。
这五个自由度分别是基座旋转、第一关节旋转、第二关节旋转、第三关节旋转和末端执行器的平移。
通过控制这五个自由度的运动，机械臂可以实现在三维空间中任意姿态和位置的控制。
在运动学分析中，我们需要计算机械臂的正逆运动学。
正运动学用于根据关节角度计算末端执行器的位置和姿态，而逆运动学则用于根据末端执行器的目标位置和姿态计算关节角度。
通过正逆运动学分析，我们可以确定机械臂关节的运动范围，以及实现特定位置和姿态的方法。
在动力学分析中，我们需要研究机械臂的惯性、力矩和加速度等特性。
这些特性决定了机械臂在运动和受力时的稳定性和精确性。
通过动力学分析，我们可以确定机械臂所需的驱动力矩和控制策略，以实现预定的运动轨迹和姿态。
在控制系统方面，我们需要设计和实现适应机械臂运动和控制的控制算法。
这些算法可以基于传感器反馈信息来调整关节的运动，以实现精确的位置和姿态控制。
通过仿真分析，我们可以评估不同控制算法的性能和稳定性，从而选择最合适的控制策略。
为了进行仿真分析，我们可以使用计算机辅助设计和仿真软件。
这些软件可以提供强大的建模和仿真功能，使我们能够快速而准确地模拟机械臂的运动和控制过程。
通过仿真分析，我们可以预测机械臂在特定任务中的性能和表现，从而指导实际应用中的设计和控制。
综上所述，五自由度机械臂的运动和控制仿真分析是了解和优化机械臂工作性能的关键。
通过正逆运动学、动力学和控制仿真分析，我们可以研究机械臂的运动特性、控制策略和性能指标，从而实现更精确、高效的机械臂应用。
多自由度机器臂设计
适应性强、远程操控、高耐久性
详细描述
空间探索中的多自由度机器臂需要适应太空环境的特殊要求，如无重力、高真空和强辐 射等。它们通常采用轻质材料和高效的能源系统，以确保在太空中的稳定运行。此外， 由于太空探索的特殊性，多自由度机器臂通常由地面控制中心远程操控，并具备高耐久
性和可靠性，以应对极端环境的挑战。
每个关节都有一个自 由度，允许机器臂在 特定方向上移动。
多自由度机器臂的优点
01
02
03
高度灵活性
多自由度机器臂能够实现 更复杂的空间运动，适应 各种不同的工作环境和任 务需求。
高精度
通过精确控制每个关节的 运动，可以实现高精度的 定位和操作。
高效能
多自由度机器臂可以在短 时间内完成大量重复性或 高强度的工作，提高生产 效率。
多自由度机器臂的设计原则
稳定性
设计时应确保机器臂的稳定性 和可靠性，避免因过度的灵活 性和复杂性导致失控或损坏。
轻量化
为了减小能源消耗和提高工作 效率，设计时应尽量采用轻质 材料和结构。
可维护性
设计时应考虑机器臂的维护和 修理方便性，使其易于拆卸、 组装和维修。
人机交互
设计时应充分考虑人机交互的 便利性和安全性，确保操作人 员能够安全、有效地控制机器
领域。
第三代机器臂
20世纪80年代至今，第三代机器 臂快速发展，出现了各种智能化 的机器臂，具有感知、学习、决 策和自主运动等功能，应用领域
不断扩大。
02 多自由度机器臂的原理
自由度的概念
自由度是指机器臂在 空间中独立运动的数 量，通常表示为关节 数量。
自由度越多，机器臂 的灵活性越高，能够 完成更复杂的动作。
数值法求解。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真一、本文概述随着机器人技术的快速发展，六自由度机械臂作为一种重要的机器人执行机构，在工业自动化、航空航天、医疗手术等领域得到了广泛应用。
六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真研究对于提高机械臂的运动性能、优化控制策略以及实现高精度操作具有重要意义。
本文旨在深入探讨六自由度机械臂控制系统的设计原理与实现方法，并通过运动学仿真验证控制系统的有效性和可靠性。
本文将首先介绍六自由度机械臂的基本结构和运动学原理，包括机械臂的正运动学和逆运动学分析。
在此基础上，详细阐述六自由度机械臂控制系统的总体设计方案，包括硬件平台的选择、控制算法的设计以及传感器的配置等。
接着，本文将重点介绍控制系统的核心算法，如路径规划、轨迹跟踪、力控制等，并分析这些算法在六自由度机械臂运动控制中的应用。
为了验证控制系统的性能，本文将进行运动学仿真实验。
通过构建六自由度机械臂的运动学模型，模拟机械臂在不同工作环境下的运动过程，并分析控制系统的实时响应、运动精度以及稳定性等指标。
本文将总结六自由度机械臂控制系统设计与运动学仿真的研究成果，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为六自由度机械臂控制系统的设计与优化提供理论支持和实践指导，推动机器人技术在各领域的广泛应用和发展。
二、六自由度机械臂基本理论六自由度机械臂，又称6DOF机械臂，是现代机器人技术中的重要组成部分。
其理论基础涉及机构学、运动学、动力学以及控制理论等多个领域。
六自由度机械臂之所以得名，是因为其末端执行器（如手爪、工具等）可以在三维空间中实现六个方向上的独立运动，包括三个平移运动（沿、Y、Z轴的移动）和三个旋转运动（绕、Y、Z轴的转动）。
机构学基础：六自由度机械臂的机构设计是其功能实现的前提。
通常，它由多个连杆和关节组成，每个关节都有一个或多个自由度。
通过合理设计连杆的长度和关节的配置，可以实现末端执行器在所需空间内的灵活运动。
三自由度机械臂设计
三自由度机械臂设计1. 引言机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机械装置，广泛应用于工业自动化、医疗手术、空间探索等领域。
本文将介绍三自由度机械臂的设计原理、结构和控制方法。
2. 三自由度机械臂的定义三自由度机械臂是指具有三个独立运动自由度的机械臂。
它通常由底座、臂1、臂2和末端执行器组成。
臂1和臂2之间通过转动关节连接，末端执行器可以在三维空间内执行各种任务。
3. 三自由度机械臂的结构三自由度机械臂的结构通常采用串联结构，即每个关节依次连接在一起。
关节通常采用旋转关节或者滑动关节，以实现臂的运动。
三自由度机械臂的底座是固定不动的，通过第一个关节与臂1连接。
臂1和臂2之间通过第二个关节连接，第二个关节使得臂2能够绕臂1旋转。
第三个关节连接在臂2的末端，用于连接末端执行器。
4. 三自由度机械臂的运动学分析三自由度机械臂的运动学分析是研究机械臂末端位置和姿态的方法。
通过运动学分析，可以确定机械臂各关节的运动范围和工作空间。
三自由度机械臂的运动学方程可以通过解析方法或者数值方法求解。
解析方法通常基于几何关系和三角函数的运算，可以得到精确的解析解。
数值方法通常通过迭代计算，可以得到近似解。
5. 三自由度机械臂的动力学分析三自由度机械臂的动力学分析是研究机械臂受力和运动响应的方法。
通过动力学分析，可以确定机械臂的运动惯性、关节力矩和末端执行器的力矩。
三自由度机械臂的动力学方程可以通过拉格朗日方程或牛顿-欧拉方程求解。
这些方程描述了机械臂的运动学和动力学关系，可以用于控制机械臂的运动。
6. 三自由度机械臂的控制方法三自由度机械臂的控制方法包括位置控制、速度控制和力控制。
位置控制是控制机械臂末端位置的方法，速度控制是控制机械臂关节速度的方法，力控制是控制机械臂末端力的方法。
位置控制通常采用PID控制器或者模糊控制器。
PID控制器通过比较实际位置和期望位置的差异，调整关节角度以使机械臂末端达到期望位置。
模糊控制器通过模糊逻辑和规则库，根据实际位置和期望位置的差异调整关节角度。
多自由度机械臂设计及其应用
多自由度机械臂设计及其应用多自由度机械臂是指具有多个自由度的机械臂，可以在不同的空间方向上进行运动和操作。
在现代工业生产中，多自由度机械臂已经成为了不可或缺的工艺装备。
本文将深入探讨多自由度机械臂的设计和应用。
一、多自由度机械臂的基本结构多自由度机械臂由以下几个基本部分组成：基座、臂杆、关节、执行器和传感器等。
1. 基座：机械臂的基座是机械臂整体的支撑结构，固定于地面或其他结构体上。
2. 臂杆：臂杆是机械臂的主要结构部分，由多个相互连接的臂段组成，通过关节连接。
3. 关节：关节是机械臂中的运动部件，在机械臂的运动中发挥重要作用。
一般分为旋转关节和直线关节两大类。
4. 执行器：指机械臂用来控制物体的工具部分，可根据不同的应用需要而设计成不同型式的工具头。
5. 传感器：传感器是用来检测机械臂运动状态、控制机械臂运动方向、判断机械臂工作状态的传感器。
二、多自由度机械臂的设计多自由度机械臂的设计涉及到多学科的知识，如机械设计、电子设计、控制工程、材料学等。
设计合理的机械臂需要满足以下几个条件：1. 稳定性：机械臂应具有良好的稳定性，可以在高速运动时不失稳。
2. 载荷能力：机械臂应具有良好的承载能力，可以承受不同重量的物体。
3. 灵活性：机械臂应具有良好的灵活性，可以在不同的空间方向上进行运动。
4. 精度：机械臂应具有良好的定位精度和姿态精度，以保证对物体的正确把握。
5. 控制能力：机械臂应具有良好的控制能力，可以通过电子控制系统实现与物体的精确定位。
三、多自由度机械臂的应用多自由度机械臂在现代工业生产中应用广泛，可以用于各种物体的搬运、装配、焊接、喷涂、打磨、拆卸和测试等工作。
以下是多自由度机械臂的具体应用：1. 自动化生产线：多自由度机械臂可以在生产线上完成自动化操作，如搬运和装配。
2. 车间操作：多自由度机械臂可以完成车间内的一些操作，如焊接和打磨。
3. 医疗保健：多自由度机械臂可以在医疗方面发挥重要作用，如手术和康复等。
挖掘机机械臂多自由度运动控制系统设计
挖掘机机械臂多自由度运动控制系统设计目录一、内容概览 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 论文结构安排 (4)二、挖掘机机械臂运动学基础 (5)三、多自由度运动控制系统设计原理 (7)3.1 控制系统基本构成 (8)3.2 控制策略选择 (9)3.3 传感器与执行器设计 (11)四、挖掘机机械臂控制系统硬件设计 (12)4.1 控制器选择 (14)4.2 伺服电机与驱动器 (15)4.3 传感器设计与选型 (16)4.4 通信接口设计 (17)五、挖掘机机械臂控制系统软件设计 (18)5.1 软件架构设计 (20)5.2 控制算法实现 (21)5.3 人机交互界面设计 (22)六、系统集成与调试 (23)6.1 系统集成方案 (25)6.2 调试过程与方法 (26)6.3 系统性能测试与评估 (27)七、结论与展望 (28)7.1 研究成果总结 (29)7.2 存在问题与不足 (30)7.3 后续研究方向展望 (31)一、内容概览本文主要探讨了挖掘机机械臂多自由度运动控制系统的设计与实现。
介绍了挖掘机机械臂的工作原理和作业任务；其次，分析了多自由度运动控制系统的基本理论和技术；接着，详细阐述了系统硬件和软件的设计方案；通过实验验证了系统的正确性和有效性。
1.1 研究背景与意义随着科技的不断发展，挖掘机在建筑、矿山、道路等工程领域的应用越来越广泛。
挖掘机机械臂作为挖掘机的重要组成部分，其性能和功能对于提高工程效率和质量具有重要意义。
传统的挖掘机机械臂运动控制系统往往存在一定的局限性，如响应速度慢、精度不高、稳定性差等问题。
研究一种高效、稳定、精确的挖掘机机械臂多自由度运动控制系统具有重要的理论和实际意义。
多自由度运动控制系统是指能够实现挖掘机机械臂多个自由度(如旋转、平移、伸缩等)的运动控制。
这种控制系统可以使挖掘机机械臂在各种工况下实现高效、精确的运动，从而提高挖掘机的作业效率和质量。
多自由度机械臂的设计以及运动仿真
技术创新 29◊杭州师范大学钱江学院施嘉濠竺佳杰 孙滨鑫罗汉杰多自由度机械臂的设计以及运动仿真机器人具有高效率性以及高精准性， 物流搬运机器人成为近来的研究热点，机械臂作为搬运动作的直接执行机构是研究 的重点。
本文设计搭建了一款多关节型机械臂，使用舵机进行驱动，通过Arduino进行舵机控制。
通过D-H 法建立运动学方 程后运用MATLAB 的robotics Toolbox 工具包对机械臂进行运动学仿真，并后续研究 打下基础。
人类向智能现代化社会的飞跃式发展 得益于机器人技术的出现与成熟，机器人 技术的发展与成熟不断影响着我们的生产生活方式。
作为工业机器人的一个重要分 支，搬运机器人的发展研究对社会发展具有很大的积极意义。
国际机器人联合会 (International Federation of Robotics , IFR )根据不同的应用场合，将机器人分为三大 类叫工业机器人，主要应用于工业生产之 中；特种机器人，只在及其特殊的环境中 有所发挥；在家庭生活中为人类服务的家庭服务型机器人。
搬运机器人作为工业机器人这一大类中的一个重要分支，具有十 分宽广的研究前景。
既然是工业机器人的分支，那么机械臂的研究则成为了整个工业机器人研究的 重点。
机器人运动学分析是实现机器人运 动控制与轨迹规划的基础，其中正逆运动学分析是最基本的问题鷺而D-H 参数法X是常用的分析方法，运用MATLAB 软件仿 真可以模拟机器人的运动情况和动态特 性，验证建立的运动学模型，帮助研究人员了解机器人的工作空间的形态和极限,更加直观地显式机器人的运动情况，得到 从数据曲线和数据本身难以分析的很多重 要信息曲□1机械臂的搭建图1物流码垛机器人实物图用于搬运物体的机械臂种类繁多，不 同的结构应用与相适应的工作环境可以降低调式成本，缩点研究周期。
其中，多关节型是目前应用最为广泛的机械臂，所有关节都能进行转动，这种结构设计使得多关节型机械臂拥有其它类型机械臂无法比 拟的灵活度优势。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂是一种用于完成复杂任务的机械装置。
其由三个关节连接的三段杆件组成，每个关节可实现旋转或者转动，使得机械臂能够在三轴上作运动。
三自由度机械臂的毕业设计可以从以下几个方面展开：
1. 控制算法设计：设计一个合适的控制算法，通过传感器获取机械臂的位置和姿态信息，并根据任务需求控制各个关节的运动，实现机械臂的精确控制。
2. 机械结构设计：根据机械臂的工作环境和任务要求，设计机械臂的结构和关节连接方式，使得机械臂能够承受工作负荷并保持稳定运行。
3. 运动规划：设计一个合适的运动规划算法，根据任务需求生成机械臂的轨迹，使得机械臂能够以最短路径或者最小能量消耗完成任务。
4. 通信和控制界面设计：设计一个用户友好的控制界面，通过与用户的交互实现机械臂的远程控制和监控。
5. 实验验证和性能评估：根据设计要求，制作样机并进行实际测试，验证设计的合理性和性能指标，并进行性能评估和分析。
以上是一些可能的设计方向，根据自己的兴趣和实际情况选择适合自己的方向进行深入研究。
希望对你的毕业设计有所帮助。
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摘要机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。
而机械臂作为机器人最主要的执行机构，是一个十分复杂的多输入多输出非线性系统,它具有时变、强耦合和非线性的动力学特征，因其控制的复杂性引起了相关从业人员的广泛关注。
随着时代的进步，像军事制造、工业生产、日常生活及教育娱乐等各个领域对机器臂控制技术应用需求逐渐加大，从而使得设计一套工作空间大，运动灵活的多自由度机器臂尤为重要。
机械手臂运行轨迹追踪控制技术有包括：adaptive control(自适应控制)、smvsc(滑模变结构控制)、Robust adaptive control(鲁棒自适应控制)、Fuzzy adaptive(模糊自适应）等四大类。
本文主要运用模糊PID控制设计二自由度机械臂控制算法，该控制方法具有模糊控制灵活和适应性强的优点，也具有经典PID控制精度高的特点。
本文围绕二自由度机械臂控制算法设计，首先建立二自由度关节型机械臂的数学模型，即二自由度机械臂输入驱动力矢量和输出转动角度矢量之间的函数关系。
然后运用模糊PID控制设计一套机械臂轨迹规划算法，能够根据使用者的作业任务要求，求出二自由度机械臂终端执行器的轨迹。
并研究如何对于给定的系统设计出PID控制器，实现控制系统的输出对参考输入跟踪，以及对扰动输入响应具有较小的振幅，且能够衰减到零即无稳态误差。
最后给出了基于MATLAB/SIMULINK软件的案例分析,阐释模糊PID控制算法行之有效性。
关键词:多自由度，机械臂，PID算法控制，数学模型AbstractRobot is a kind of programming and perform certain operations and mobile task mechanism in automatic control. And robot arm as the main executive body, is a very complex multi input and multi output nonlinear system, it has a time-varying, strong coupling and nonlinear dynamic characteristics, due to the complexity of the control caused wide attention of practitioners. With the progress of the times, like military manufacturing, industrial production, daily life and entertainment, education and other fields of a robot arm control technology application requirements gradually increase, from the design a large working space, the flexible movement of the multi degree of freedom robot arm is particularly important.Mechanical arm trajectory tracking control technology including: adaptive control, SMVSC, robust adaptive control, fuzzy adaptive etc.. In this paper, the use of fuzzy PID control design for two degree of freedom manipulator control algorithm, the control method with fuzzy control of a flexible and adaptable advantages, also has the classic PID control the characteristics of high precision.This paper focuses on the design of control algorithm of two degrees of freedom manipulator, a mathematical model of two-DOF Manipulator, namely two-DOF Manipulator driving force and rotation angle between the output function. Then use the control to design a manipulator trajectory planning arithmetic of fuzzy PID method, according to the user's task requirements and for two degrees of freedom manipulator end effector trajectory. And study how to design a system for PID controller is given, to achieve the output of the control system of the reference input tracking, and disturbance input response amplitude is smaller, and can decay to zero no steady state error. Finally, a case analysis based on MATLAB/SIMULINK software is presented to illustrate the effective of PID fuzzy control algorithm.Key Words: Multi degree of freedom, manipulator, control, PID algorithm, mathematical mode目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (III)1.1 本文研究的目的与意义 (1)1.2 机械臂控制算法研究现状 (1)1.3 本论文的工作总结 (3)2 机械臂控制系统概述 (4)2.1 二自由度机械臂的动力学控制模型 (4)2.2 二自由度机械臂运动学正解 (5)2.3 二自由度机械臂运动学中的反解 (7)2.3.1 运动学反解的不唯一性 (8)2.3.2 在运动学反解中出现的个别情形 (9)3 控制算法设计 (10)3.1 PID的概述 (10)3.2 模糊PID控制 (12)3.3 二自由度运动路径规划 (13)3.3.1 直角坐标空间中规划算法 (13)3.3.2 直线插补和圆弧插补算法 (16)3.4 模糊PID控制算法设计 (17)4 算例分析 (20)4.1 二自由度机械臂PID模糊控制器的建模 (20)4.1.1 模糊PID控制 (20)4.1.2 PID模糊建模 (21)4.1.3 PID模糊控制 (22)4.2 设计模糊控制器规则以及其仿真分析 (22)4.2.1 模糊控制器规则 (22)4.2.2 PID参数的模糊整定 (25)4.3 仿真结果分析 (30)总结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)1 绪论1.1 本文研究的目的与意义机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。
机械臂作为机器人最主要的执行机构，对它的研究越来越受到工程技术人员的关注。
它涉及的学科有材料科学、控制技术、传感器技术、计算机技术、微电子技术、通讯技术、人工智能、仿生学等等很多学科。
一个机械臂系统主要包括机械、硬件和软件、算法这四个部分。
到具体设计需要考虑结构设计、控制系统设计、运动学分析、动力学分析、轨迹规划研究、路径规划研究、运动学动力学仿真等部分。
对于一套轻便型机械臂的研发，需要把各个部分紧密联系，互相协调设计。
随着时代的进步，机器臂技术的应用越来越普及，已逐渐渗透到军事、航天、医疗、日常生活及教育娱乐等各个领域。
目前实际应用的绝大多数机器臂都是固定在基座上的，它们只能固定在某一位置上进行操作，因而其应用范围多限于工业生产中的重复性工作。
于是实际生产生活中迫切需要一种活动空间大，能适用于各种复杂环境和任务的可移动机器人。
由于移动机器人工作空间大、运动灵活等优点，对它们的研究也是越来越多，但是这种机器人很多都是实现移动的，并没有可控制的手臂，所以没有抓取物体的功能。
为了让移动机器人能够完成简单的作业，在它上面安装两只轻型服务型机械臂显的尤其必要。
1.2 机械臂控制算法研究现状最早的机械臂是1962年美国联合公司制造的名为Unimate的机械臂，该系统的设计参照坦克塔台，其应用于将一些配件传送到生产线，其控制系统是一个大型计算机[7]。
在文献[8]中，Liu Xinjun等人对二自由度并联机器人的运动学和动力学进行建模分析，并对二自由度并联机器人的综合性能做了深刻探讨，并提出新的研究方法。
Kim J Y对二自由度五连杆机械臂进行运动学的研究分析[9]。
在对机械臂实现控制时，控制器的设计过程采用无模型的控制思想，例如可以通过神经网络滑模变结构控制(NN-SMVSC)等方法实现，即能够保障控制器的效率，同时，又能避免惯量矩阵或逆矩阵的计算[10]。
在文献[11]中，Su考虑了在执行器约束的情况下，针对两关节机械臂，研究了机械臂的全局输出反馈整定问题，并结合PID控制与补偿措施方法，通过Lyapunov方法证明了闭环系统的全局渐近稳定性。
Liuzzo等[I2]提出了一种不依赖于模型的控制器，该控制器在对机械臂实现控制时，仅依赖于输入的周期信号值及机械臂的动力学的常数界限。
通过对每个关节的输入信号进行傅立叶级数展开，判断控制系统的全局稳定性和局部稳定性。
当给定的输入信号的傅立叶级数展开有界时，可以获得全局稳定和局部指数稳定的误差动力学，使跟踪轨迹的误差达到任意精度。
同时，自适应PID瓜控制器通过辨识输入信号的傅立叶系数来学习输入信号。
Purwar等[13]超出了Chebyshev自适应神经元控制器，该控制器的设计主要考虑了机械臂执行器的约束，并估计系统负载变化、未知非线性LJ及带干扰的输入力矩等结构化或非结构化的不确定性。