工業(yè)機器人是典型的多領(lǐng)域物理系統(tǒng)。其中，數(shù)控系統(tǒng)是影響機器人性能的重要因素，因此在數(shù)字化設(shè)計階段應(yīng)充分考慮數(shù)控系統(tǒng)的影響，通過高真實度機械模型和數(shù)控系統(tǒng)的機電禍合仿真來預(yù)估系統(tǒng)性能，發(fā)掘控制系統(tǒng)潛能。

    盡管有關(guān)精度分析和誤差補償?shù)难芯恳呀?jīng)開展多年，出現(xiàn)了虛擬柔性關(guān)節(jié)等理論，但是對于不足6個自由度的機器人機構(gòu)，必須進行實例化假設(shè)和特殊處理才能運用傳統(tǒng)分析方法，不僅造成公式繁復(fù)難懂，而且通常無法進行誤差分解分析。

    為此，黃田教授等基于變分原理和線性空間理論提出一套可同時用于速度分析、靜剛度分析、誤差分析的一體化建模體系。該體系可自動構(gòu)造統(tǒng)一形式的廣義雅可比矩陣，在所有分析中均可計入許動螺旋和約束螺旋等因素的影響，易于構(gòu)造不依賴于坐標(biāo)系選取的評價指標(biāo)。該理論的建立填補了傳統(tǒng)旋量理論在機器人性能分析中的大量空白，并成功用于機器人和機床精度預(yù)算分配中。

    此外，一些機器人系統(tǒng)還涉及液壓、氣動和熱循環(huán)等非機械因素。幸運的是，現(xiàn)有主流CA〔軟件(例如ModeIica，Recurdyn和Samcef等)在機電搞合和多領(lǐng)域搞合仿真方面均提供了較好的支持。主要研究熱點集中在高真實數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)建模。但是對于我國研究者來說，由于國外大部分驅(qū)動器廠商均不提供伺服包和驅(qū)動電路的細節(jié)，使得驅(qū)動器與伺服電機的精確建模和最優(yōu)控制仍然極具挑戰(zhàn)。

    此外，新型控制算法(如自抗擾控制、輸入整形控制)便于計入整機系統(tǒng)的頻響特性，易于實現(xiàn)，因此均取得一定普及。而這些算法與魯棒控制、模糊控制、滑?？刂频瓤刂扑惴ǖ幕旌弦彩俏磥碇匾l(fā)展趨勢。