中文摘要：

本课题基于仿生学的原理，综合分析和研究线驱动模块化拟人臂机器人在取得最佳拟人效果时肩、肘、腕三个部分的最佳构形设计问题、运动传递问题、相互之间的机构耦合问题、及其相应的在线驱动和模块化条件下的运动控制问题。线驱动拟人臂耦合机构的设想是基于最新人臂仿生和并联机器人研究的成果，它可提高快速响应能力、提高刚度和控制精度。由线驱动带来的高冗余控制问题增加了拟人臂的灵活性。为了发挥模块驱动器的智能作用而减轻主机的智能负担，本课题提出模块化主从控制器和主机监控下的分布式控制思想。为了解决非线性系统建模误差、扰动等因素造成的控制困难，本课题提出了基于鲁棒信息滤波器的Backstepping分散自适应控制方案。项目的主要意义是拟通过该项目的研究，提高拟人臂机器人的智能化水平和从事高精度、高复杂性作业的能力，推动若干相关学科的研究和发展，以求最终能够推动我国智能化机器人技术的发展。

结论摘要：

基于仿生学的原理，综合分析和研究线驱动拟人臂机器人在取得最佳拟人效果时肩、肘、腕三个部分的最佳构形设计问题、运动传递问题、相互之间的机构耦合问题、及在线驱动条件下的运动控制问题。本项目共提出了五种不同的线驱动机器人构型设计方案，分别是强耦合线驱动、弱耦合线驱动、弱耦合高冗余线驱动、强耦合混合驱动和无耦合混合驱动方案。通过不同耦合方式之间的比较，确定了最佳耦合方案。所设计的线驱动方案具有质量轻、承载能力强、运动速度快和快速响应能力强的优点，但有工作空间小的缺陷，因此又设计了线驱动和常规驱动结合的混合驱动方案，有效的增大了机器人的工作空间。在旋量理论的基础上，研究了每一种方案的运动控制问题，提出三种逆向运动学算法并分析了三种算法的适用条件。此外，基于FPGA和ARM等完成了多种嵌入式控制器的研制，提高了系统的多轴协调和驱动等性能。为了解决非线性系统建模误差、扰动等因素造成的控制困难，本课题还研究了基于鲁棒信息滤波器的分散自适应控制方案。在以上研究的基础上，本课题设计并制造了线驱动机器人样机。在SCI源和EI源的国内外杂志和会议上发表论文28篇，国内核心期刊上发表论文6篇，申请发明专利3个。