由于对机器人轻量化和降低成本的要求越来越高，欠驱动机器人以其重量轻、体积小、具备形状自适应能力的优势日益凸显，具有广阔的应用前景，逐渐成为机器人的一个研究热点问题。欠驱动系统是一类具有非完整约束的系统，即输入控制维数少于系统自由度个数的一类非线性系统。以往欠驱动机器人中的PID控制算法中参数依靠试凑获得，很难获得最佳的参数，此时就需要更为先进的算法对PID控制器进行设计。粒子群算法是一种近些年来出现的一种生物启发式的群体智能优化算法，在求解非线性等复杂问题时具有参数少、易于实现、收敛速度快的特点。但原始粒子群算法也出现了过早收敛、易陷入局部极值等问题，因而对粒子群算法进行改进研究具有重要的价值。本文针对欠驱动机器人和粒子群算法的特点提出基于粒子群算法的欠驱动机器人PID控制算法，通过粒子群算法自动对PID参数进行整定，从而获得较好的控制效果。首先利用拉格朗日方程建立了集中关节质量的二关节和三关节的欠驱动机器人模型，在此模型基础上进行了非完整性分析，然后对欠驱动机器人的耦合特性进行了分析，得出了欠驱动机器人的运动特性和控制特点。随后对粒子群算法的特点和改进方式进行整理后设计了一种新的粒子群算法，以防止搜索过程中陷入局部极值，并应用在PID控制器上。最后采用不同的PID控制器对欠驱动机器人的被动关节进行了角度控制，仿真结果验证了粒子群算法的可行性与有效性，相比于传统PID参数整定方式和标准粒子群算法具有更好的效果。