机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。3-UPU机器人是一种少自由度并联机器人,具有结构简单、承载能力强、微精度高、运动速度快等优点。本文设计一种气动3-UPU并联机器人,该机器人成本低廉、功率质量比高、安全环保,且具有复杂空间操作的能力,未来具有很大的研究价值。首先,进行气动3-UPU并联机器人控制系统设计和机械机构设计,在Solid Edge中完成了机器人虚拟样机的装配,进一步搭建了机器人实物样机,并对该机器人进行了运动学分析,包括分析机器人机构的自由度,求解机器人的位置逆解和正解,求解机器人的雅可比矩阵和分析机器人结构的奇异性,仿真求解机器人的工作空间。其次,为更好的理解被控对象的特性,对比例阀驱动气缸系统建立了数学模型。通过联立比例阀的阀口流量方程,充气腔与排气腔的流量连续方程,气缸活塞力平衡方程,得到气动比例位置系统的三阶传递函数。再次,考虑到气动比例位置系统是典型的非线性系统,传统的PID控制器难以取得良好的控制效果。借助神经网络强大的非线性函数逼近能力,利用前馈加反馈的控制方式设计RBF神经网络监督控制器,并进行了控制仿真;同时,由于建模过程中进行了部分简化,被控对象模型并不精确,而偏格式无模型自适应控制器能够通过被控对象的输入输出数据对系统伪梯度进行辨识,进而实现控制,因此,设计偏格式无模型自适应控制器,并进行了控制仿真。最后,基于MATLAB平台分别对RBF神经网络监督控制器以及偏格式无模型自适应控制器的控制性能进行了验证。仿真结果表明,两种控制器的控制性能均优于PID控制器,机器人位姿的稳态精度达到0.01 mm,动态跟踪误差小于0.1 mm。