1、在機(jī)器人本體中添加重力平衡機(jī)構(gòu)能夠有效地減少關(guān)節(jié)電機(jī)的負(fù)載，提升機(jī)器人系統(tǒng)性能。本文以串聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象，依據(jù)被動(dòng)重力平衡原理提出串聯(lián)機(jī)器人純彈簧機(jī)構(gòu)重力平衡方法，采用理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法分別對(duì)機(jī)器人重力平衡設(shè)計(jì)方法、重力平衡系統(tǒng)性能以及重力平衡控制方案進(jìn)行探討。
　　首先，利用能量法對(duì)單自由度桿件重力平衡進(jìn)行分析，結(jié)果表明零初長(zhǎng)型彈簧能夠?qū)崿F(xiàn)桿件完全重力平衡。通過拉格朗日方程分析傳統(tǒng)重力平衡串聯(lián)機(jī)器人和未平衡串聯(lián)機(jī)器人動(dòng)力

2、學(xué)方程差異，可知添加彈簧能夠改善機(jī)器人動(dòng)力學(xué)性能。改變彈簧剛度、安裝位置及角度中的任意參數(shù)均能調(diào)整機(jī)器人重力平衡效果。利用能量守恒原理推導(dǎo)出剛度矩陣形式的彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能，并分析彈性剛度矩陣分量矩陣中元素符號(hào)和數(shù)值分布特性，以此為基礎(chǔ)總結(jié)出實(shí)現(xiàn)機(jī)器人重力平衡彈簧安裝的四個(gè)必要條件。
　　然后，對(duì)影響機(jī)器人重力平衡的因素進(jìn)行理論分析，結(jié)果表明彈簧安裝方式對(duì)重力平衡效果影響顯著。根據(jù)重力平衡控制系統(tǒng)特點(diǎn)，采用PID控制方案建立了直流

3、伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并利用該模型在MATLAB/Simulink中進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明重力平衡明顯提升了控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。設(shè)計(jì)了等比例縮小雙關(guān)節(jié)機(jī)器人虛擬樣機(jī)，并在ADAMS中對(duì)機(jī)器人在不同末端負(fù)載情況下進(jìn)行了多組動(dòng)力學(xué)仿真，仿真結(jié)果與本文基于剛度矩陣所建立的重力平衡理論結(jié)果吻合。
　　最后，以雙關(guān)節(jié)機(jī)器人虛擬樣機(jī)為基礎(chǔ)搭建了雙關(guān)節(jié)機(jī)器人重力平衡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用LABVIEW設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上位機(jī)，并對(duì)雙關(guān)節(jié)伺服電機(jī)進(jìn)行了調(diào)