随着社会机械化程度不断的提升,以及工程任务的大型化与复杂化,使得单台吊运机器人已经不能满足在许多特殊工况下的任务。同时,一味地增大吊运机器人的承载能力,不但会使其体积过于庞大、结构过于复杂,而且对其研制和维护所花费的代价也非常大。而由多台常规的吊运机器人通过柔索并联组成多机并联吊运系统,则可以极大地提升承载能力与轻易的改变机器人的位姿,使吊运任务变得简单化。欠约束柔索式多机并联协调吊运系统结合了多机器人系统以及柔索并联机器人系统的特点,使其具有通用性、灵活性、可重组性、工作空间大、适应能力强、响应速度快等诸多优点。欠约束多机并联吊运系统存在着强烈的运动学与动力学耦合关系,以及柔索的柔性与单向受力性,使得该系统成为控制领域和机器人领域的研究热点,对其进行深入研究具有极大的理论研究价值与工程实践价值。首先,对欠约束多机并联吊运系统的构型进行分析,在此基础上应用闭合矢量法、D-H坐标变换法建立系统的运动学模型、应用拉格朗日方程动力学模型以及应用矩阵全微分法建立运动误差模型,得到系统的综合误差源。通过对系统运动学模型以及动力学模型的建立与分析,对系统的轨迹跟踪控制以及防摆控制的研究奠定了理论基础;通过对欠约束多机并联吊运系统误差源的分析,可以从根本上减小被吊运物在吊运过程中在空间位置的误差,对提高被吊运物在空间位置的精度至关重要。其次,针对欠约束多机并联吊运系统轨迹跟踪控制采用了基于半闭环的轨迹跟踪控制策略,使得被吊运物的实际轨迹趋于期望轨迹。在建立的系统的运动学、动力学模型的基础上,以空间三关节机器人为研究对象,通过逆运动学模型得到机器人末端的轨迹,从而控制机器人的各关节位置,使其达到机器人末端轨迹期望位置的要求,提出了基于神经网络的自适应PID控制方法,并进行了仿真验证,结果表明,所提出的轨迹跟踪控制方法可以很好的跟踪机器人的期望轨迹,同时,被吊运物的实际轨迹很快趋近于期望轨迹,轨迹跟踪误差保持在极小范围,轨迹跟踪控制效果良好。再次,针对欠约束多机并联吊运系统进行了全闭环轨迹跟踪控制策略,在此策略上,设计了基于动力学前馈补偿与PD反馈相结合的控制方法。考虑到所建立的动力学模型的不精确性以及未知干扰,应用具有一定预见性的前馈控制方法弥补这方面的不足,同时,被吊运物的轨迹跟踪要取得良好的效果就必须利用反馈控制。因此,提出基于动力学前馈补偿的PD反馈控制方法,为了使控制器的控制性能更好,通过遗传算法对PD控制的比例P、微分D两个系数进行优化整定,最后通过数值仿真分析,表明控制效果良好,轨迹跟踪误差极小,控制方法可行。然后,研究了欠约束多机并联吊运系统的防摆控制问题。对系统在竖直起吊阶段以及启停变向阶段的防摆控制策略进行了分析,采用了基于高阶五次多项式插值的运动轨迹规划方法,使被吊运物在整个吊运过程中的加速度始终变化连续没有加速度突变的情况发生。数值仿真结果表明,经过高阶五次多项式插值规划后,被吊运物在符合期望轨迹运行条件下,能够保持加速度的连续与平稳过渡,柔索拉力变化合理,索长变化连续,防摆控制效果明显。最后,设计并搭建欠约束多机并联吊运系统的实验平台,进行相关性能的运动测试,验证所建立的数学模型的正确性以及防摆控制策略的有效性。