1、本课题研究的现状及发展趋势
随着第一台机器人于1962年在通用汽车公司投入使用，标志着第一代机器人的诞生。从20世纪60年代到70年代机器人技术的发展较为缓慢。进入80年代后，工业机器人有了很大的发展，机器人制造业成为发展最快的部门之一。1995年后，世界机器人数量逐年增加，并一直保持良好的发展势头。近年来，机器人学和机器人技术获得了引人注目的发展，人性化、智能化已成为未来机器人的主要发展趋势。
机器人是由机械本体、控制器、伺服驱动系统和各方位的检测传感专置构成，是一种仿人操作、可自动控制、可重复编程，多自由度的结构使得各个关节非常的灵活，能在三维空间完成各种作用的机电一体化的自动化生产设备[1]。目前机器人已经被广泛应用于各个行业，从人们的日常生活、工业、农业到服务、医疗、甚至到海洋探测、太空探测，机器人都发挥着越来越重要的作用。机器人成为代替人类生产活动的新型生产工具，不仅可以提高产品质量，同时也可以代替人工从事危险、恶劣环境的工作，把人类从高强度的劳动中解脱出来，减轻劳动强度，提高劳动生产率，是当今社会最前沿的制造技术之一。随着机器人应用领域的不断扩大，对机器人的要求也日益提高。机器人控制是机器人能够实现上述要求的最核心的技术，在目前条件下还面临着许多困难，因此机器人控制成为机器人研究的重要方向[1],[2]。机器人系统是一个高度非线性、强耦合的动力学系统，其高精度轨迹跟踪控制问题是多年来的研究重点[3]。
多关节机器人是一门与仿生学、多刚体动力学、多传感器融合技术以及控制工程等多学科相结合的交叉学科，是机器人研究领域中的一个重要分支。多关节机器人也称为机械臂、机械手，是指一端与基础固定的一系列具有空间运动能力的刚体的连接组合。根据其运动方式，多关节机器人是一个十分复杂的多输入多输出非线性系统，具有时变性、耦合性和非线性等动力学特征。其控制问题就是要使机器人的各关节或末端执行器位置能够以理想的动态品质跟踪给定的轨迹或稳定在指定的位置上[4]。机器人由于可以代替人类在各种恶劣的环境下工作，因此近年来对机器人的研究吸引了很多学者的关注。
目前多连杆机械臂的研究方向之一是在保证控制和操作性能不变(甚至更高)的前提下减轻其重量。这一需求始于对空间机械臂的研究，并扩展到了医用、服务、甚至工业机械臂的研发中。重量减轻的好处是不言而喻的，但势必会带来系统柔性的增加。而系统柔性的增加对控制系统的设计者来说是具有挑战性的。这意味着人们要面对高阶非线性系统的控制问题[5]。
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