胡磊，胡宁，王立权，李长胜，李阳，孙贝，谢峰，于慧勇

(1.哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001;北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191)

一般仿人机械手臂，大多采用串联机器人构型［1-3］，这种构型的特点是工作空间大、刚度低，负载能力低。为了模仿人手臂7个自由度的运动，串联机器人的电机大多安装在机器人的关节处，直接驱动关节运动。这样，就导致手臂的体积较大。美国航空航天局研究的ROBONAUT2仿人机器人的手臂长度约810 mm。由于并联机构具有刚度大，精度高等特点，很多学者开始研究三自由度并联球关节［4-5］，在此基础上，研究仿人机器人手臂［6-8］。为了减少仿人手臂的体积，提高仿人手臂的负载能力，在机器人的动力源方面，一些仿人机器人手臂采用了液压和气动驱动装置［9-10］。由于液压和气动驱动需要庞大的液压站和气压源，无形中增加了机器人系统的复杂性和体积。本文提出一种机-液混合驱动的串并联仿人机械手臂。手臂的腕关节和肘关节采用并联3SPS-1S球心机构，肩关节采用两个转动关节串联而成，串联构型的肩关节增加手臂的活动空间。

论文首先对3SPS-1S并联机构进行运动学分析，建立了数学模型、位置反解模型和基于迭代算法的位置正解模型。搭建并分析基于该并联机构的串并联仿人机械手臂平台。接着，论文提出了一种电-液复合驱动系统，并对该系统的传动性能进行分析和实验验证。同时，针对这种驱动系统，开发了一种基于PID的直流伺服控制系统。……