随着智能制造的发展,工业机器人作为集智能化、精密化等优势于一体的高新技术产品,开始在工业自动化技术领域承担着越加重要的角色。串联机械臂是工业机器人中应用最为广泛的一种,在机械臂的运行过程中,末端精度问题一直是研究的重点。影响机械臂末端精度的因素主要有制造误差、装配误差及机械臂的振动。按照振动来源,可以将机械臂的振动分为两类:一类为机械臂基座与地面的振动问题,另一类为机械臂各杆件上受力造成的变形振动。两类振动都对机械臂的精度产生影响。为提高运行过程中的精度问题,本文对机械臂的振动问题进行了研究,具体的工作如下:(1)通过分析工业机器人的研究现状、发展趋势及我国工业机器人的研究情况得出研究机械臂振动的意义,提出本文的研究方向。(2)首先对机器人的运动学及动力学基础知识进行简单的介绍,接着建立三自由度刚性带负载机械臂简化模型,利用牛顿-欧拉动力学方法对模型进行动力学分析,求解机械臂模型各个杆件的力与力矩平衡关系,得出机械臂对基座产生的时刻变化力。(3)以基座为研究对象,建立空间三自由度坐标系下的弹簧、阻尼振动模型,并根据振动模型求解出基座在空间坐标系下三个方向上的振动参数方程。基于振动参数方程研究机械臂在运行过程中基座的振动特性,提出减小振动幅度的措施,通过设定参数值,并利用MATLAB进行仿真,观察振动幅值的变化情况。(4)建立两自由度柔性杆带负载机械臂简化模型,将机械臂的柔性杆径向、轴向变形视为柔性杆的振动,给出柔性杆在变形情况下机械臂的末端位置参数方程式。将柔性杆变形产生的能量考虑在内,利用滑模控制算法进行MATLAB仿真控制,研究振动条件下的轨迹跟踪情况,结果表明新拟合的动力学方程具有一定的可行性。(5)分析研究神经网络控制算法,给出机械臂的拉格朗日动力学方程,利用基于RBF神经网络补偿的机器人自适应控制算法,仿真验证机械臂轨迹跟踪控制。研究结果表明,机械臂基座振动幅度的减小可以通过两个途径实现,一个途径是通过选择不同的阻尼、弹簧因子对振动幅值有不同的减振表现;另一个途径是调整机械臂杆件的质量、质心位置。考虑机械臂为柔性杆时,将振动视为在径向、轴向随时间的变化情况,并利用滑模控制算法进行仿真,得出该种情况下,输入控制力矩的变化情况,为振动条件下的控制力矩提供了一个参考。利用神经网络控制算法,设计Lyapunov函数,考察机械臂末端轨迹跟踪情况,验证了该算法的有效性。