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勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

一种欠驱动末端执行器控制系统的设计

1.引言

1.1研究背景

欠驱动末端执行器是机器人领域中常见的一种执行器结构，其相

比全驱动执行器具有更轻量、更节省能源、更灵活等优势。欠驱动末

端执行器的控制系统设计一直是一个具有挑战性的问题。传统的全驱

动执行器控制方法往往难以直接应用到欠驱动末端执行器中，因此需

要对控制系统架构和控制策略进行深入研究和优化。

随着机器人技术的不断发展，欠驱动末端执行器的应用范围正在

逐渐扩大，例如在智能制造、服务机器人、医疗机器人等领域中都有

广泛的应用。对欠驱动末端执行器控制系统的设计进行研究具有重要

意义，可以提高机器人的性能表现和工作效率，推动机器人技术的进

步。

本文旨在针对欠驱动末端执行器控制系统设计这一问题展开深入

研究，通过对控制系统架构、传感器选择与部署、动力学建模、控制

策略设计以及系统实现与测试等方面进行综合分析和实验研究，探索

一种高效、稳定的欠驱动末端执行器控制系统设计方案。通过本文的

研究，可以为欠驱动末端执行器控制系统的设计与优化提供一定的参

考和指导。

1.2研究目的

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

控制系统架构设计是一种欠驱动末端执行器控制系统的关键部分，

它涉及到系统整体的架构设计和各个组件之间的协调配合。在设计控

制系统架构时，需要考虑到末端执行器的特性和控制需求，合理划分

系统结构，确定各个模块的功能和接口，确保系统能够稳定、高效地

运行。

在传感器选择与部署方面，应当根据系统的具体要求选择合适的

传感器，并合理部署在末端执行器上，以获取所需的控制信息。传感

器的准确性和灵敏度对系统的控制性能有着重要的影响，因此在选择

和部署传感器时需谨慎考虑。

动力学建模是控制系统设计的基础，通过建立末端执行器的动力

学模型，可以帮助设计师深入了解系统的工作原理和响应特性，为后

续的控制策略设计提供依据。

控制策略设计是实现末端执行器精确控制的关键，通过合理设计

控制算法和参数调节，可以实现对末端执行器的稳定控制。

系统的实现与测试是验证控制系统设计有效性的重要环节，通过

实际测试和验证，可以检验系统在实际工作中的表现，发现问题并及

时改进。

在设计效果评价方面，需要综合考虑控制系统的稳定性、精度和

响应速度等指标，评价设计方案的优劣。还需要提出优化改进方向，

指导后续研究如何进一步提升系统性能。

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

未来研究展望是对当前研究工作的延伸和拓展，可以探讨控制系

统的新技术、新方法和应用领域，为未来的研究工作提供参考和方

向。

1.3研究意义

欠驱动末端执行器控制系统的设计具有重要的研究意义。随着机

器人技术的不断发展，欠驱动结构的机器人在工业生产、服务领域等

方面得到了广泛应用。欠驱动结构的机器人由于自由度较少，控制难

度较大，系统的稳定性和精准度往往受到限制。

本研究旨在探索一种高效稳定的欠驱动末端执行器控制系统设计

方案，为机器人领域的发展和应用提供技术支持和参考。通过本研究

的开展，有望为欠驱动结构机器人的运动控制技术提供新的思路和方

法，推动机器人领域的发展迈上一个新的台阶。

2.正文

2.1控制系统架构设计