欠驱动机器人是一种具有被动关节的机器人,主要特点是控制输入的数目少于自身的自由度。相较于全驱动机器人,其具有质量轻、能耗低、灵活性高等优点。近年来已成为机器人研究领域的新热点。冗余度机器人是一种关节空间维数大于任务空间维数的机器人,这类机器人的每一个末端点都对应无穷多组关节位形,这使得在实现末端任务的同时,还可以通过改变位形,实现避障等其他任务。这类机器人具有灵活性高、容错能力强等特点。将欠驱动机器人与冗余度机器人结合起来,可充分利用两者的优势,实现更加复杂的控制任务。本文以四关节欠驱动冗余度机器人为研究对象,基于模糊控制理论,设计模糊控制器,对避障问题进行了仿真和实验研究。首先,利用考虑关节集中质量和关节摩擦力的动力学方程,对系统的耦合特性和冗余特性进行了分析。基于模糊控制理论,对在机器人运动空间中有障碍物的情况进行分析,设计了相应的模糊控制器,通过三个主动关节与被动关节的动力学耦合作用控制被动关节,并利用机器人的冗余特性,实现使末端完成规定任务的同时避开障碍物。其次,利用MATLAB和ADAMS联合仿真,对所提出的控制策略进行仿真验证。仿真任务包括避障的位置控制以及避障的轨迹跟踪。结果表明:利用所设计的控制方法,不仅末端以较高的精度完成了规定的任务,而且机器人避开了障碍物。通过与没有障碍物情况的仿真结果进行比较,表明利用所设计的控制方法,机器人在靠近障碍物的过程中改变了自己的位形,进而避开了障碍物。最后,在实验平台上,根据所设计的模糊控制策略,基于VC++6.0编制模糊控制器,并编制上位机控制软件界面。利用三个主动关节同时耦合被动关节,使机器人执行点到点的位置控制任务和轨迹跟踪任务,在机器人运动过程中将障碍物斥力转化为电压添加到主动关节的伺服电机,使机器人改变关节位形进而避开障碍物。实验结果与仿真结果对比表明:利用所设计的模糊控制策略,不仅实现了末端的控制任务,而且同时避开了障碍物。