机械手受外界不确定因素影响比较多，而且内部结构之间的影响也比较严重， 因而不方便控制，机械手的控制技术直接影响到机械手的功能强弱和先进程度。

对于不同种类的机械手，它们的控制方法也大相径庭。例如智能机械手控制的 研究。在同一类机械手中，面对的操作对象不一样，研究的侧重点也不一样，比如 机械手中静态稳定型和静态不稳定型。因为所依据的基本的控制理论大都是一样 的，所以实际中的控制问题都有相同之处，但是由于要实现的具体功能不同，具体 的控制算法会有一些差别，主体结构还是一样的。例如在焊接领域中的控制算法和 传输领域的控制算法就有很大差别。

按照经典控制理论，控制可以分为开环控制和闭环控制，单臂机械手的控制也 是分为这两大类，当前的大多数机器人基本都采用闭环控制，关节的运动是通过驱

动装置来实现的，驱动装置的主要动力来源是直流伺服马达，对于位置的检测主要 通过传感器，传感器安装在马达的轴上为控制提供参考信号，根据传感器传回来的 信号与期望的控制相比较，得出误差，然后进入控制环节，控制环节可以根据传回 来的信号按照设定好的控制规律进行处理，然后把数字量转换成模拟量和功率放 大，把放大后的信号传送给伺服电机，来控制机械手，实现精确控制。

机械手的控制主要包括两大部分： 第一部分运动学控制，运动学控制所研究的重点，主要是进行坐标变化。从运

动的轨迹上看可以把机械手的运动分为两种情况：第一种情况是一个点到另一点的 运动；另一种情况是按照指定的轨迹运动，又叫做连续轨迹运动控制，无论是按照 哪种运动轨迹运行，最初所提供的初始条件都是来自于坐标系。运动学控制要解决 的关键问题是怎样求出机械手的运动状态，根据运动状态确定被控对象的运动特 征。

第二部分是动力学控制，运动学控制所考虑的问题是稳态情况下机械手的运动 情况，而动力学研究的重点是机械手在运动过程中的问题。动力学控制是为了实现 对机械手更优质的控制，来实现缩小跟踪误差，提高跟踪速度，扩大跟踪范围，以 及其它更优质的动态特性。因而控制算法的设计也主要是针对实现良好的动力学控 制。

1。3 鲁棒控制方法概述

最初的机械手控制方法中，主要采用局部线性化方法，因为这种方法把非线性 部分在目标轨迹附近用直线代替进而进行研究，所以这种方法被称为局部线性化方 法，但是对一些非线性比较强的系统，这种方法便不适用了，无法实现全局收敛。 为了解决这一问题，人们研究出了一种新的方法，即反馈线性化方法，这种方法能 够对非线性系统进行全局线性化。对机械手的非线性进行补偿，得到一个解耦和全 局线性化的方程，接下来可以利用线性控制理论，例如线性控制方法，小增益定理 和极点配置等进行控制，反馈线性化方法能够很好的结合线性控制理论来解决控制 问题，由此引入反馈线性化的鲁棒控制法有了更好的控制效果，如果对系统的线性 性能特征比较熟悉，使用这种方法比较方便。如果对机械手的动力学模型完全不了 解的时候，将有可能导致解耦不完全，补偿不彻底，由经典控制理论可知，在这时可以通过提高增益来确保系统的跟踪效果，但是这样方法最大的缺陷是可能出现饱 和导致系统控制部件无法精确控制。

对于具有不确定性的控制系统，一种常用的非线性鲁棒控制方法就是变结构控 制方法[1]，因为变结构控制具有滑模动态特征，因此变结构控制又被称为滑模控制。 下面来简要介绍下滑模控制的控制原理，首先要预先设定一个状态空间曲面，以后 的轨迹都会保持在这个面上，采用高频率的开关控制方法可以使系统处于滑动状 态，也就是其驱使系统轨迹运动到上面设定状态空间曲面主要的控制，这样系统便 进入了滑动状态，并逐渐收敛到零。这样系统的状态便不会受到被控对象的影响， 稳定性更强，这种方法系统的状态由滑动系统的相关参数所决定，增加了系统的抗 干扰能力，系统的稳定性得到了大幅提升。