中文摘要：

首先提出一种两自由度关节，该关节由一个电机通过锥齿轮系驱动两个自由度，驱动输入少于自由度输出数目。通过对两个自由度上的阻尼控制来重新分配电机力矩，使运动传递关系可控。动力学仿真分析说明了通过附加可控阻尼实现单电机驱动两自由度关节的可行性。在动力学分析和阻尼器选型的基础上，研制了关节样机，该样机空间尺寸为190mm*190mm*240mm；目前仅可在绕关节两自由度轴线正负10度范围内运转，运动范围较为有限。采用dspic30e4011主控芯片和LMD18200驱动芯片搭建硬件控制系统；利用专家系统控制电机的输出力矩和两个自由度上的阻尼力矩，使得每个自由度可以独立地匀速运转；采用模糊控制方法，根据关节两个自由度上的位置偏差调节关节转速，实现关节的位置控制；以关节转角精度作为关节性能的衡量指标，进行关节样机的控制实验，有效地控制该关节两个自由度的阻尼力矩，从而实现期望的关节转速和关节转角。针对运动学标定无法补偿的变值几何参数误差，提出一种线性预估实时补偿方法。该方法对测量到的部分终端误差修正值进行直线插值，将这些计算修正值提前补偿到位置目标指令中，从而提高精度，该方法可适用于少自由度机构。