机器人领域的创新发展是国家高科技技术进步和工业自动化水平提高的重要标志和体现。3-UPU型并联机器人具备设计结构简单、成本低、有较好的刚度和承重能力、控制精度准确、动作迅速等优点。本课题设计了一种气动3-UPU型并联机器人,其具有维护方便、环保无污染、效率高等优点,具有很高的应用价值和前景。首先,对气动3-UPU型并联机器人加载控制系统所需的三维力传感器、数据采集卡、流量比例阀及气缸进行选型;根据功能需求完成万向铰、动平台、静平台及相关连接件的机械结构设计并进行3-UPU型并联机器人加载控制系统样机实验平台搭建;对3-UPU型并联机器人机器人进行力学性能分析,求解加载正解及逆解。其次,通过对流量比例阀的阀口气体流量方程,气缸气体质量流量变化方程及气缸内部活塞的力平衡方程进行推导整理,构建了流量比例阀-气缸的三阶数学模型,为进一步实现机器人的加载控制奠定基础。再次,由于气动伺服系统具有强非线性,采用增量PID算法进行加载控制难以取得优良的控制效果。借助神经网络强大的处理非线性能力以及学习能力,设计单神经元PID自适应加载控制器和单神经元PID模型参考自适应加载控制器,进行加载控制仿真,并与增量PID加载控制器进行对比验证。仿真结果显示,两种加载控制器的控制效果都优于增量PID加载控制器。最后,通过搭建的气动3-UPU型并联机器人加载控制系统样机实验平台,对传统PID加载控制器和单神经元PID自适应加载控制器进行实验对比,实验结果表明,单神经元PID自适应加载控制器在阶跃响应实验中的响应速度更快,稳态误差减少1.67N;在进行正弦响应实验时,幅值衰减减小5%和相位滞后减少3.5%。