本文结合国家“863”计划课题“基于双重驱动的高速高精度机器人系统及其控制方法的研究”,针对IC制芯关键装备(分布光刻机等)、IC后封装设备等对高速高精度作业系统的实际需求,研制一种新型高速高精度平面并联机器人:采用高速精密直线电机驱动一2-DOF平面并联杆机构.在搭建实验系统的过程中,本文采用两种不同的技术路线,一种方案是在保证系统刚度的同时尽量减轻杆机构的重量,即机构的优化设计问题,并以此为基础构建刚性机器人平台;为进一步研究并联杆柔性对系统性能的影响,另一种方案是将并联杆设计为柔性机构,针对如何有效抑制柔性机器人机构的振动问题,本文以此为研究背景搭建机器人主动抑振实验平台.该系统采用直线电机作为机器人的主驱动源实现高速精密点位控制并采用输入命令整形减振技术减小末端残余振动,以压电陶瓷为从驱动器,电阻应变片作传感器分别粘贴在并联杆两侧,构成一典型的压电智能结构,使其具有一定的驱动和测量功能,充分体现驱动、机构、检测一体化的设计思想.在2-DOF平面并联机器人机构的设计方面,以结构紧凑和抑振为目标,分别采用模拟退火算法和有限元动力仿真进行机构几何尺寸和截面尺寸的优化设计,优化后的机构具有结构紧凑、惯性低、所受弯矩小等优点.从高速高精度的运动控制角度来看,直线电机的稳定时间成为决定机器人稳定时间的关键因素.在机器人刚体动力学建模方面,本文引入等效单元的概念,通过广义惯量矩阵相等的准则提出单元伪质量阵的概念;采用有限元方法的思想对单元进行组装;然后,基于动力学普遍方程和等效力系的概念推导系统的动力学微分方程,该方法所得方程表述简单规范,适于计算机编程,使人工分析量大大减少,提高建模效率.在机器人弹性动力学建模方面,本文结合KED分析方法和多柔体系统动力学分析方法的优点,建立一种平面柔性机器人机构运动弹性动力学分析的高效方法.在单元分析时,采用相对运动描述和小变形梁单元理论并考虑轴力的影响,推导具有普遍意义上的平面柔性机械臂的单元运动方程,然后采用KED方法的思想建立和求解系统的动力学方程,有效地弥补了传统KED方法忽略刚体运动和弹性变形之间非线性耦合的缺点,既保证分析精度,又提高求解效率.最后应用该方法对本文提出的2-DOF平面并联柔性机器人机构进行动力学仿真,验证该方法的有效性.在柔性机器人机构的振动控制方面,本文提出采用输入命令整形减振技术和压电陶瓷相结合的抑振策略,克服了采用单一输入指令整形技术无法有效抑制两电机反向运动时残余振动的缺点,并进一步提高单纯采用压电陶瓷驱动的抑振效果.最后进行柔性机器人系统位姿重复性,位姿稳定时间及末端残余振动的测试,实验结果证明文中所提方案实现高速、高精度运动控制的可行性和有效性,为今后高速高精度机器人的研究提供了一定的理论和实验基础.