为了探索多自由度超声波电机在微型机器人等控制领域的应用，电机的位姿检测与控制方法.以基于三定子的二自由度球形超声波电机为研究对象，以定子角速度的极小范数为优化目标，结合角速度矢量合成原理和电机的相位差调速方式，建立电机的前馈模型;基于机械鼠标原理的位姿检测机构，反馈球转子的姿态量，并结合分段斜率比较的控制策略实现电机位姿控制.电机闭环轨迹控制的误差率为1. 3%，位姿检测与控制的效果较好，为二自由度球形超声波电机的推进打下扎实的基础

超声波电机是一种新型的微特电机，已利用压电材料的逆压电效应，激发定子弹性体在超声频段内的微幅振动，通过摩擦作用将振动转换为转子的旋转运动.该电机在机器人、光学仪器和航空航天等领域中具有广阔的应用前景。

多自由度球形超声波电机是近年来超声波电机领域的研究热点.而电机的速度/位置检测一直是其难点，原因在于该类电机的转子是球体，单自由度电机的检测方法不能简单地复制，需新的检测机构和方法.

常见的多自由度球形超声波电机的位姿检测方法可分为接触型和非接触型2类.接触型检测的典型结构为滑轨支架测量系统少，该系统原理简单，检测精度较高.最早由Toyama等，采用1个弧形十字球绞机构和2个光电编码器检测二自由度电机转子的位置.Lee等的改进方案可检测三自由度电机.傅平等叫采用调心轴承和连杆机构来检测球转子运动姿态.上述机构都会增加电机的损耗和限制球转子的转动范围.

非接触型检测的典型结构为视觉识别测量系统等在球转子表而喷涂网格，并利用CCD镜头来识别网格位置，但该结构复杂，实用性较差.Purwant。等.了使用霍尔元件检测电机姿态的方案，但精度较低，算法复杂.Mashimo等利用激光检测球转子的位置，由于光纤尖端的表而差异和界而反射导致定位精度受限.

因此，研究适合多自由度球形超声波电机的位姿检测机构，实现高精度的电机位姿控制是当前球电机应用中函需解决的关键问题.首先介绍电机的结构和工作原理;其次电机的位姿检测机构、驱动方式、调速方式和控制策略;最后，对电机位姿控制方案进行测试，验证方案的有效性和精确度.