负载自重比是衡量机械臂性能的一个重要指标,目前获得广泛使用的工业机器人其特点是每个关节由一个独立的电机提供动力,由于电机的自重,使得工业机器人的负载能力大大下降。因此,相关学者提出单马达驱动概念,即所有机械臂关节动力由一个动力源提供。　　本文在研究了单马达驱动机械臂特点的基础上,研究其控制系统的开发设计问题。单马达驱动机械臂控制除了要解决机器人控制的普遍难点——逆运动学求解;还要面临其自身特有的问题——基于离合器控制的关节伺服问题。　　在位置水平上的机器人逆运动学求解,往往只能针对特定几何结构的机械臂,不具有通用性。基于雅可比伪逆的求解方法,适合计算机实时控制,不依赖于具体的机械臂结构,具有通用性,被引入单马达驱动机械臂控制。并分别就机械臂在冗余和非冗余的情况得出逆运动学求解方法。Matlab动画仿真表明,算法可行合理。　　离合器控制是单马达驱动机械臂的技术特点,本文对离合器工作过程进行数学建模,探明其调速原理。通过Matlab分析得出脉宽调制控制信号频率、占空比与关节速度的关系。机械臂通过调节离合器PWM信号占空比的大小来调节关节速度,而占空比与速度之间的逆模型复杂(即给定关节速度求对应占空比,解不出),难以建立两者之间数量上的关系。通过引入小脑模型网络拟合其数学逆模型,建立小脑模型和PID并行控制的关节伺服控制器。仿真表明,设计控制器误差小,关节轨迹跟踪效果好。　　在VC6.0平台上开发出一个控制软件系统,提供操作界面,实现人机交互,视频反馈等功能。