机器人学中的机构设计和控制
类人型教学机器人的控制系统设计
刘 洋
（ 哈 尔滨 剑桥 学 院 ， 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
【 关键词ｌ 类人型机器人 ： 传感器 ； 自由度
类 人 型 教 学 机 器 人 不 仅 融 合 了 当 今 世界在机械电子 、 自动 化 技 术 、 传 感 器 技 术 和 计 算 机 控 制 技 术 等 多 个 学 科 领 域 的 尖端技术 ， 还 给 人 们 带 来 了欢 乐 和 享 受 ， 因此 ． 广 受 世 界 各 国普 遍 关 注 以及 重 视 。 本 文 在 分 析 国 内 外 仿 人 机 器 人 研 究 现 状 的基 础 上 ． 完成 了 ｌ Ｏ自 由度 的类 人 型 教 学 机 器 人 的 结 构 设 计 和 控 制 系统 的 方案设计 。 根 据 人 体 结 构 以及 运动 机 理 ，
电 压差 为 ０为 止 ， 电机 停 止 转 动 。 ２ ． 机 械 结 构 与 自由 度配 置 设 计 步 行 方 式 中 自动 化 程 度 最 高 、最 为 复 杂 的 、控 制 难 度 最 大 的 动 态 系 统 是 双 足 步 行 。与 其 他 足 式机 器 人 相 比 ． 双 足机 器 人 的特 点 是 支 撑 面 积 小 、支 撑 面 的形 状 随时 间变 化 较 大 、 质 心 的相 对 位 置 高 。 但 由于双 足机器人 有更 高的灵 活性 ． 具 有 其 他 足式 机 器 人 所 没 有 的优 势 ．尤其 确 定 了类 人 型 教 学 机 器 人 关 节 自由 度 的 适 合 与人 类 协 同 工 作 ． 因此 为 了满 足 机 分配 、 运 动 范 围 的 确定 和驱 动 源 的 选 择 。 器 人 的 性 能 要 求 ．机 器 人 的机 械结 构 应 课 题 背 景 和研 究意 义 具 有稳 定 性 、 灵 活性 和高 强 度 的特 点 。 机 器 人 学 涉 及 多个 学科 领 域 ，是 高 设 计 双 足 步 行 机 器 人 最 重要 的 工 作 度融合电子技术 、 机械学 、 自动 控 制 工 程 是 双 足 步 行 机 器 人 的机 构 设 计 ，必 须 能 技术 、 计算 机控 制技术 、 仿 生学 、 人 工 智 够 实 现 机 器 人 前 后 左 右 移 动 的 基 本 功 能 原 理 等 多 个 领 域 的 高 度 交 叉 的 综 合 学 能 。 因此 自由度 的 配 置 必 须合 理 。以机 器 科， 是 目前 科 学 研 究 最 活 跃 的领 域 之 一 。 人 前 行 为 例 ．分 析 一 下 机 器 人 的 前 向运 类 人 型 机 器 人 是 机 器 人 领 域 的最 高 研 究 动 过 程 和 行 走 时 序 ：重 心 右 移 、抬 起 左 成果的代表。 腿 、 左腿 放下 、 移 重心到 双腿 中间 、 左 移 随着 人们 生活水 平 的不断 提高 ， 社 重 心 、 右腿抬 起 、 右腿放 下 、 移 重 心 到 双 会 老 龄 化 程 度 不 断 加 深 ．科 学 技 术 的 不 腿 间 ， 主要 是 ８个 阶段 。从 机 器 人 步 行 过 断发 展 ， 类 人 型 机 器 人 应 用 于 康 复 医学 、 程 可 以 看 出 ．机 器 人 向前 迈 步 或 向后 迈 老 人 的 护 理 以 及 普 通 的 家 政 服 务 等 方 步 时 ，必须 各 自为 髋 关 节 与 踝 关 节 配 置 面 。类 人 型 机 器 人 与 一 般 工 业 机 器 人 不 个俯 仰 自由 度 以 平 衡 实 现 支 撑 腿 和 上 同点 是 可 以 灵 活 的 行 走 ．不 需 要 固 定 在 躯 体 的 移 动 ：髋 关 节 和 踝 关 节 的 偏 转 自 某 一 指定 位 置 上 ．是 一 种 高 度 的 自动 化 由度 与 重 心 转 移 是 密 不 可 分 的 。 为 了 调 运动． 可随时移动 到需要它的地方 。 具 有 整摆动腿的着地高度 ， 使抬腿成为可 能 ． 很 强 的 适 应 环 境 的能 力 。可 以 在 具 有 辐 膝 关 节 处 必 然 要 配 置 一 个 俯 仰 自由 度 。 射、 粉尘 等恶劣 的环境 中工作 ， 与轮式 、 因此可知 ， 髋 关 节 需 要 配 置 ２个 自由 度 ： 蠕动 式以及履 带式 等移动 方式 而言 ． 具 俯 仰 运 动 和 偏 转 运 动 自由 度 。配 置 一 个 有 更 广 阔 的应 用前 景 。 俯 仰 自由度 给 膝 关 节 ．踝 关 节 需 要 有 俯 二、 动 力源 的 选 择 和 结 构 设 计 仰 和 偏 转 两 个 自由度 。 这样 ， 每 条 腿就 配 １ ． 动力 源 的选 择 置 了 ５个 自由度 。 在 纵 向平 面 内 的直 线 本 设 计 选 用 的 是 性 能 价 格 比较 高 的 行 走 功 能 可 以 通 过 髋 关 节 、膝 关 节 和踝 伺 服 电动 机— — 舵 机 。在 航 空模 型 中 。 通 关 节 的 俯 仰 自 由 度 的 共 同 协 调 动 作 完 过 调 节 发 动 机 和 各 个 控 制 舵 面 可 以 实 现 成 。在 横 向平 面 内 的 重 心 转 移 功 能 可 以 飞行 机 的 飞行 姿 态 调 整 。 以满 足舵 机 对 通 过 髋 关 节 和 踝 关 节 的偏 转 自由 度 协 调 动静 态指 标 的 要 求 。舵 机 控 制 器 一 般 需 动作 实现 。 要采 用 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 。伺 服 功 率 放 大 器 的 两 为 了 使 设 计 的 机 器 人 在 步 行 等 功 能 部分 组成 一 般 是 由脉 冲宽 度 调 制 器 和 开 上 更 能 贴 近 于 人 ， 根 据 人 体 比例 ， 设 计 机 关 控 制 电 路 ：直 流 伺 服 电 机 的 执 行 元 件 器 人 小 腿 ： 大腿＝ １ ： １ ， 其足部末端执行器 ． 是 电 动 舵 机 ：减 速 器 部 分 一 般 采 用 蜗 轮 要 求 在 灵 活 性 能 尽 可 能 好 的 前 提 下 ， 选 蜗 杆 机 构 择速度特性 、 工作空间 、 运 动 幅 度 和 力 的 因为舵 机是 一种 位置伺 服驱 动器 ． 特 性 都 比较 好 的尺 寸 。 大 腿 部 质 量 与 小 所 以 比较 适 合 应 用 在 需 要 角 度 不 断 变 化 腿 部 的 比率 。 与 双 足 机 器 人 的动 力 学 行 并 需 要 保 持 住 的控 制 系 统 中 。其 具 体 的 为 直 接 相 关 ，所 以 机 器 人 的 质 量 分 配 大 工 作 原 理 是 ：信 号 调 制 芯 片 接 收 由 接 收 致 设 计 为 脚 部 占 总 质 量 的 １ ０ ％ ． 小 腿 机 的通 道 进 入 的 控 制 信 号 ． 同 时获 得 直 ４ ０ ％， 大腿 和髋关节 ５ ０ ％， 腰 部 因 为 机 械 流 偏 置 电压 的数 值 。 通 过 内部 的基 准 电 结 构 原 因所 占 比例 比人 体 相 应 值 偏 大 。 路， 产生周期一 个为 ２ ０ ｍｓ 、 宽度为 １ ． ５ ｍｓ 三、 控 制 系统 硬 件 设 计 的 基 准 信 号 。通 过 比较 获 得 直 流偏 置 电 １ ． 避 障 传感 器 和无 线 通 讯 模 块 选 择 压 数 值 与 电位 器 的 电 压 差 ， 同 时输 出 电 作 为一种 非接触 式 的检测 方式 ， 超 压差 。 最后 ． 电 机 驱 动 芯片 接 收 信 号 判 断 声 测 距 与其 他 检 测 方 法 相 比 ，它 不 受 外 电压 差 的正 负输 出 并 以此 来 决 定 电 机 的 界光 线 强 弱 变 化 、被 测 对 象 颜 色 等 对 其 正 反 转 。当 电机 转 速 固 定 时 ． 电机 基 于 级 检测 效 果 的 影 响 也 较 小 ，甚 至是 被 测 物 联 减 速 齿 轮 带 动 电 位 器 进 行 旋 转 ．直 到 处 于 较 为 黑 暗 、 有灰 尘 、 浓烟 雾 、 强 电 磁
绳驱动康复护理机器人控制设计
汇报人： 2024-01-08
目录
• 引言 • 绳驱动康复护理机器人概述 • 绳驱动康复护理机器人控制系
统设计 • 绳驱动康复护理机器人实验研
究 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
随着人口老龄化的加剧，康复护理需求日益增长，传统的康复护理方式已无法 满足需求。绳驱动康复护理机器人作为一种新型的康复护理技术，具有操作简
针对脊髓损伤患者，进行 下肢运动功能康复训练。
脑卒中康复
针对脑卒中患者，进行上 肢和下肢运动功能康复训 练。
关节疾病康复
针对关节疾病患者，进行 关节活动范围和肌肉力量 的康复训练。
绳驱动康复护理机器人的发展趋势
01
02
03
04
个性化定制
根据患者的具体病情和需求， 定制个性化的康复训练方案。
04
绳驱动康复护理机器人实验研 究
实验设备与环境搭建
01
实验设备
选择合适的绳驱动康复护理机器 人，包括机器人主体、驱动绳、 传感器等关键部件。
环境搭建
02
03
设备安装与调试
根据实验需求，搭建适合的实验 环境，包括康复训练室、控制室 等。
确保所有设备正确安装并正常运 行，对机器人进行初步调试，确 保其性能稳定。
控制系统优化
通过优化控制算法，实现了机器人的精确运动控 制和柔顺性，提高了康复护理的效率和安全性。
3
实验验证
通过实验验证了机器人的性能和效果，证明了其 在康复护理领域的实用性和有效性。
未来研究方向与展望
智能化发展
进一步研究机器人的智能化技 术，实现自主感知、学习和适 应能力，提高康复护理的智能
四足机器人腿部机械机构设计
摘要机器人的研发和使用现已经成为世界各国的重要科研项目，用它来代替人的操作项目或帮助残疾人完成自己不能完成的项目活动。
在工业，手工业，重工业等方面机器人的辅助功能尤为突出，大大提高了工作效率，节省开支。
四足机器人的行走机构是四足机器人运动的载体。
其中四足机器人的腿部是行走机构的重要组成部分。
因此，本文系统的介绍了国内外四足机器人的发展历史和发展情况，着重分析了四足机器人的腿部的机械结构并对此进行设计研究。
极大的提高了四足机器人的负载能力，减少了驱动原件的使用，同时结合模仿四足生物形态做出本次设计。
对设计的四足机器人腿部机械结构进行了细致的分析。
关键词：四足机器人；腿部机械机构；结构设计;2.1.2闭环平面四杆机构这种机构可以克服开链结构承载能力低的缺点，刚度更好，功耗更低，所以在机器人的领域当中收到了非常大的欢迎。
如图 2.5中的机构是我们经常使用的一种闭环平面四杆行走机构，如图 2.6中机器人承受的机体质量是由Z轴的驱动器完成，让机体前进的动力是由X轴和Y驱动器提供的，这样的话，它的内部就得到了非常好的协调和优化。
此缩放式腿机构还有成比例的特点，进而将驱动器的运动推进距离成比例放大成足端部的运动距离。
它的缺点是：缩放机构的直线驱动关节不管是圆柱坐标系还是笛卡尔坐标系都至少需要两个，从而使机械结构复杂，质量重，旦驱动距离影响机器人脚端的运动范围，运动空间较小。
图2. 5平面四杆行走机构图2. 6平面四杆行走机构坐标系模型建立如图所示的坐标系模型，髓关节为B点，围绕Z轴旋转，角度为a,悬长为 A 大腿杆A0绕0点旋转，杆长为妇，其与的延长线的夹角为。
；大腿杆。
2绕0 点旋转，杆长为其与8。
|的延长线的夹角为（P：由此可推出A点的运动轨迹方程为:-x A =ucosay A = it sin a式（2-5）「N = A + L?cosJ3 + L3COS^.v= L2sin /7 + Z^sin^众所周知，当四杆机构的两杆发生重合时，机构就会出现死点，为了阻止四杆机构出现死点情况,现有的办法是规定大、小腿杆之间的角度，最大角度为吮心，最小角度为Ymin，在各种情况之下的两杆之间的角度Y，都应该做到满足Ymax> Y > Ymin约束自己的情况。
机器人整机结构设计原则
II. ② a)
操作机的设计方法和步骤
确定设计要求 负载：根据用户工作对象和工作任务的要求， 参考同类产品标准，确定机器人的负载。 速度：根据用户工作对象和工作任务的要求， 参考国内外同类产品，确定机器人末端的最大 复合速度和机器人各单轴的最大角速度。 精度：根据用户工作对象和工作任务的要求， 参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的重复定位精度。
机电工程学院
2013-3-26
17
电动喷漆机器人的工作范围
机电工程学院
2013-3-26
18
电动喷漆机器人的工作范围
机电工程学院
2013-3-26
19
图解法考察Motorman型机器人操作机的工作空间。
20
21
3.3 操作机整机设计原则和设计方法
I. ①
操作机整机设计原则
最小运动惯量原则
由于操作机运动部件多，运动状态经常改变，必 然产生冲击和振动，采用最小运动惯量原则，可 增加操作机运动平稳性，提高操作机动力学特性。 为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提 下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件 对转轴的质心配臵。
8
操作机的静力平衡
例操作机的手爪正在持 板手扭某一螺栓，手爪 上 方联接一测力传感器 可测六维力向量(力和力 矩)。确定测力传感器和 扭动板手时力和力矩的 关系。
9
*机器人动力学
I. 研究目的： 1、合理地确定各驱动单元（以下称关节）的电机功率。2、 解决对伺服驱动系统的控制问题（力控制） 在机器人处于不同位姿时，各关节的有效惯量及耦合 量都会发生变化（时变的），因此，加于各关节的驱动力 也应是时变的，可由动力学方程给以确定。 II. 机器人动力学研究的问题可分为两类： 1、给定机器人的驱动力（矩），用动力学方程求解机器 人（关节）的运动参数或动力学效应（即已知 , 求 , 和， 称为动力学正问题。）。 2、给定机器人的运动要求，求应加于机器人上的驱动力 （矩）（即已知 , 和 ，求 , 称为动力学逆问题 ）。
第七章机器人控制新 72页PPT文档
驱动控制器2
驱动控制器3
驱动控制器4
机器人本体
机器人控制系统的构成
2019/9/5
8
第七章 机器人控制
分析各层（级）的关系与区别
知识粒度 数据处理 功能类别
作业控制级
粗
模糊
决策
运动控制级
中
精确 任务分解
驱动控制级
细
精确
控制
通过分层递阶的组织形式才能完成复杂任务
2019/9/5
9
第七章 机器人控制
Θ为表示旋转关节或平移关节位移的n×1向量;
为表示旋转关节力矩或平移关节力的n×1向量
2019/9/5
27
前馈控制和超前控制 前馈控制：从给定信号中提取速度、加速度信号。把它加在伺服系统 的适当部位，以消除系统的速度和加速度跟踪误差。 超前控制：估计下一时刻的位置误差，并把这个估计量加到下一时刻 的控制量中。
2019/9/514 Nhomakorabea第七章 机器人控制
各种智能控制策略
记忆－修正控制 (迭代学习控制 ) 记忆前一次的运动误差，改进后一次的控制量；适用于 重复操作的场合。 听觉控制 有的机器人可以根据人的口头命令做出回答或执行任务， 这是利用了声音识别系统。 视觉控制 常将视觉系统用于判别物体形状和物体之间的关系，也 可以用来测量距离、选择运动途径。 递阶控制（组织级、协调级、执行级） 最低层是各关节的伺服系统，最高层是管理（主）计算 机；大系统控制理论可以用在机器人系统中。
解耦控制(decoupling control) 鲁棒控制(robustness control) 容错控制(fault tolerant control)
第七章 机器人控制
多变量控制系统的一般结构 传递函数矩阵：开环传递函数矩阵，闭环传递函数矩 阵 多变量系统分析和计算的特殊性：变量是向量，传函 是矩阵（矩阵的计算不满足交换律） 多变量系统控制的发展： 1.状态空间法：
第1章 机器人控制技术绪论 机器人原理及控制技术 教学课件
随 着 先 进 飞 机 制 造 的 需 要 ， 美 国 麻 省 理 工 学 院 辐 射 实 验 室 （ MIT Radiation Laboratory）开始研制数控铣床。
1953年研制成功能按照模型轨迹做切削动作的多轴数控铣床。
1954年 “可编程”“示教再现”机器人
美国国家标准局（NBS）的定义：机器人是一种能够进行编程并在自动 控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。
美国机器人协会（RIA）的定义：机器人是一种用于移动各种材料、零 件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有 编程能力的多功能机械手。
日本工业机器人协会（JIRA）的定义：工业机器人是一种装备有记忆装 置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动 的通用机器。
日本早稻田大学加藤一朗（日本机器人之父） 教授认为：机器人是由能 工作的手，能行动的脚和有意识的头脑组成的个体，同时具有非接触传 感器（相当于耳、目）、接触传感器（相当于皮肤）、固有感及平衡感 等感觉器官的能力。
2020/10/3
智能与控制工程研究所
12
也有一些组织和学者针对不同形式的机器人分别给出具体的解释 和定义，而机器人则只作为一种总称。例如，日本工业机器人协 会（JIRA）列举了6种型式的机器人：
2020/10/3
智能与控制工程研究所
8
80年代 开始进入智能机器人研究阶段
80年代，不同结构、不同控制方法和不同用途的工业机器人在工业发达国 家真正进入了实用化的普及阶段。
随着传感技术和智能技术的发展，开始进入智能机器人研究阶段。
机器人视觉、触觉、力觉、接近觉等项研究和应用，大大提高了机器人的 适应能力，扩大了机器人的应用范围，促进了机器人的智能化进程。
移动机器人控制系统设计
一、绪论（一)引言移动机器人技术是一门多科学交叉及综合的高新技术,是机器人研究领域的一个重要分支，它涉及诸多的学科,包括材料力学、机械传动、机械制造、动力学、运动学、控制论、电气工程、自动控制理论、计算机技术、生物、伦理学等诸多方面。
第一台工业机器人于20世纪60年代初在美国新泽西州的通用汽车制造厂安装使用。
该产品在20世纪60年代出口到日本，从20世纪80年代中期起，对工业机器人的研究与应用在日本迅速发展并步入了黄金时代。
与此同时，移动机器人的研究工作也进入了快速发展阶段。
移动机器人按其控制方式的不同可以分为遥控式、半自动式和自主式三种；按其工作环境的不同可以分为户外移动机器人和室内机器人两种。
自主式移动机器人可以在没有人共干预或极少人共干预的条件下，在一定的环境中有目的的移动和完成指定的任务。
自主式移动机器人是一个组成及结构非常复杂的系统，具有加速、减速、前进、后退以及转弯灯功能，并具有任务分析，路径规划,导航检测和信息融合，自主决策等类似人类活动的人工智能。
（二）移动机器人的主要研究方向1.体系结构技术1)分布式体系结构分布式体系结构【1。
2.3】是多智能体技术在移动机器人研究领域的应用。
智能体是指具有各自的输入、输出端口，独立的局部问题求解能力，同时可以彼此通过协商协作求解单个或多个全局问题的系统。
移动机器人系统，特别是具有高度自组织和自适应能力的系统，它们的内部功能模块与智能体相仿，因此可以应用多智能体技术来分析和设计移动机器人系统的结构，实现系统整体的灵活性和高智能性。
在分布式体系结构中，各个功能模块具有不同的输入输出对象和自身的不同功能，并行各工作，整个系统通过一个调度器实现整体的协调，包括制定总体目标、任务分配、运动协调和冲突消解等。
2）进化控制体系结构面对任务的复杂性和环境的不确定性以及动态特性，移动机器人系统应该具有主动学习和自适应的能力。
将进化控制的思想融入到移动机器人体系结构的设计中，使得系统哎具备较高反应速度大的同时,也具备高性能的学习和适应能力。
机器人机构学课程设计
机器人机构学课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解机器人机构学的基本概念，掌握不同类型机器人机构的特点与应用；2. 学习机器人运动学、动力学基本理论，能够分析简单机器人系统的运动特性；3. 掌握机器人机构设计的基本原则，能够运用相关知识进行简单机器人机构的设计与优化。
技能目标：1. 培养学生运用数学、物理知识解决实际问题的能力，提高空间想象力和创新能力；2. 培养学生通过团队合作、沟通交流解决复杂问题的能力；3. 培养学生运用计算机辅助设计软件（如CAD）进行机器人机构设计的技能。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机器人机构学领域的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 培养学生关注机器人技术发展，认识到机器人技术在国家经济和社会发展中的重要性；3. 增强学生的环保意识，引导学生关注机器人机构在节能、减排方面的优势。
课程性质：本课程为高年级选修课程，旨在让学生在掌握基本理论知识的基础上，深入了解机器人机构学领域的前沿技术，培养实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的数学、物理基础，对机器人技术有一定了解，具备一定的自主学习能力和创新意识。
教学要求：结合课程性质、学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养具备创新精神和实践能力的机器人机构设计人才。
通过分解课程目标，为后续的教学设计和评估提供具体、可衡量的学习成果。
二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下三个部分：1. 机器人机构学基本理论- 机器人机构类型与特点- 机器人运动学基本概念及公式推导- 机器人动力学基本原理及分析方法- 教材章节：第一章、第二章2. 机器人机构设计与分析- 机器人机构设计原则与方法- 常用机器人机构设计软件介绍与操作- 机器人机构优化方法与应用- 教材章节：第三章、第四章3. 机器人机构实际应用案例分析- 工业机器人机构案例分析- 服务机器人机构案例分析- 特种机器人机构案例分析- 教材章节：第五章、第六章教学进度安排：- 第1周：机器人机构学基本理论- 第2周：机器人机构设计与分析- 第3周：机器人机构实际应用案例分析教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节，按照教学进度安排进行授课。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机器人学中的机构设计和控制
机器人学是研究如何设计、制造和控制机器人的学科，其目的是创建出能够代
替或协助人类完成某些工作的机器人，并且在不断的革新之中不断提高自身的性能。
在机器人学中，机构设计和控制是至关重要的。
机构设计的好坏直接关系到机器人工作的效率和能力，而控制决定了机器人的行为是否准确和流畅。
机器人的机构设计是指机器人零部件在空间中的排列和连接方式，以及它们在
运动过程中的行为。
这里面最关键的部分就是机器人关节的设计。
通过关节的选择、排列等方式，我们可以控制机器人的姿态和运动方式，进而让其完成不同的任务。
比如说，应用旋转关节，机器人可以在平面上进行旋转和平移；而全转关节可以让机器人在三维空间中自由移动，其灵活性远远超出旋转关节。
机器人的关节设计还可以影响到机器人的搭载负载和使用寿命。
如果关节力矩
较小或者关节杆件易受损坏，机器人在承载负载和经受普通操作时就会更加脆弱。
不论是工厂生产线上还是医学手术中，机器人都需要承载一定的负载和变化荷载，一旦其关节被设计得不合理，就难以胜任任务。
而关节本身的寿命问题也需要在设计时加以考虑，不好的设计会导致机器人关节频繁损坏，导致常见的维修和更换等人力和物力消耗。
除了关节设计，机器人的连杆和传动机构也是重要的机构设计元素。
机器人的
连杆通常需要满足某种运动学的要求，以控制机器人末端执行器的姿态和位置。
而传动机构则是将电能、压缩空气或其他能量形式转化为机械运动的装置，比如电机，气缸和液压泵等，用于驱动机器人的运动过程。
与机构设计不同，控制是与机器人运动密切相关的一个主题。
机器人控制的
目标是实现所需的动作，以及在实施这些动作时响应外部信号。
通常，机器人的控制过程涉及到多个层次的自动控制循环。
从最基本的“感知”进程开始（通过传感器获取关于机器人周围环境的数据），再到控制运动的反馈控制环路，以及高层次的决策环路，可能还包括对视觉信息和声音信号的处理。
近年来，机器人技术在不断革新之中不断提高其性能，机构设计及其微小的改进和调整对机器人的性能提升之重大，控制方案也成为机器人技术么发展的重要方向。
目前，机器人技术的重点之一是在一定程度上实现机器人的自主行动。
这不仅需要优秀的设计，还需要机器人能够模仿人类对环境的感知并做出决策。
在这种情况下，机器人需要学会自动地感知其周围环境中的变化，进而自主计算其正确的行动顺序，避免碰撞和错误动作，进而取得更好的结果。
总之，机器人学的机构设计和控制是机器人技术发展中最为关键的因素之一。
良好的机构设计可以让机器人更加灵活和承载负载更大，而好的控制方案可以更加精确地控制机器人动作。
随着机器人技术的不断推进，越来越多的机构设计和控制方案将被开发出来，我们相信人工智能、机器人技术和信息共享的深度结合，将带来更加奇妙的未来。