近年来我国水果产量增长迅猛,实现机器人水果自动分拣以提高水果分拣效率、降低劳动强度、提高经济效益是现代农业发展的趋势。本课题组研制了一种能实现SCARA运动的4-R(2-SS)水果分拣并联机器人,具有刚度大、精度高、承载能力强的性能优势。考虑运动学控制设计简单,易于实现,本文以4-R(2-SS)并联机器人机构为研究对象,在其机械性能优势的基础上着重研究其运动学高性能控制问题。目前,并联机器人机构的运动学控制研究还存在一些难点,主要包括:并联机器人机构支路间的耦合问题;并联机器人系统中各支路电机模型参数存在时变及外部扰动等不确定性问题。因此,本文研究一种考虑支路间耦合的驱动关节等效惯量计算方法,并折合为各电机等效负载惯量,以能够通过运动学控制克服支路间耦合作用的影响;设计一种无需不确定性先验信息的并联机器人支路积分指数自适应滑模控制方法,以克服支路间的耦合作用及支路不确定性影响,同时有效抑制滑模控制抖振。本文完成的主要工作如下:(1)提出一种考虑支路间耦合的并联机器人驱动关节等效惯量计算方法。为解决4-R(2-SS)并联机器人机构因闭链结构特点而产生的支路间耦合问题,在运动学分析建立机构位置逆解方程及机构雅克比矩阵的基础上,根据虚功原理建立关节空间动力学模型,通过对动力学模型中惯量矩阵进行耦合分析,定义一种惯量矩阵对角占优特性指标,进而提出一种考虑支路间耦合的驱动关节等效惯量计算方法,并折合为各电机等效负载惯量,以能够在运动学控制中克服各支路间耦合作用的影响,提高4-R(2-SS)并联机器人机构的运动学控制性能。(2)提出一种无需不确定性先验信息的并联机器人支路积分指数自适应滑模控制方法。针对4-R(2-SS)并联机器人存在支路间耦合作用及支路不确定性问题,引入滑模控制方法,并基于滑模变量设计一种能快速适应不确定性变化的积分指数自适应律,以在无需不确定性先验信息条件下克服支路间耦合作用及支路不确定性影响,同时有效抑制滑模控制切换增益过估计带来的抖振。完成稳定性理论证明,并进行MATLAB仿真实验,结果表明:与固定切换增益滑模控制、无指数项积分自适应滑模控制相比,所提出的积分指数自适应滑模控制方法在并联机器人机构支路间存在耦合、支路中存在不确定性情况下具有较好的跟踪控制性能,同时能够有效抑制滑模控制抖振;与未考虑耦合作用的积分指数自适应滑模控制相比,所提出的考虑等效耦合作用的并联机器人支路积分指数自适应滑模控制方法,由于能够克服支路间耦合作用的影响,提高了并联机器人跟踪控制性能。(3)构建4-R(2-SS)并联机器人控制系统实验平台并进行实验验证。采用VC++6.0开发4-R(2-SS)并联机器人控制系统上位机程序,采用Pewin32Pro2开发4-R(2-SS)并联机器人机构下位机运动程序。基于构建的4-R(2-SS)并联机器人控制系统实验平台,对4-R(2-SS)并联机器人样机进行运动控制实验,通过将所提出的方法与并联机器人支路固定切换增益滑模控制、无指数项积分自适应滑模控制、以及未考虑耦合作用的积分指数自适应滑模控制进行对比实验,进一步验证所提出控制方法的有效性和优越性。