文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
多足步行机器人运动位姿误差分析
姓名:郭平
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:陈学东
20080529
华中科技大学硕士学位论文
摘要
多足步行机器人具有运动功能丰富、环境适应能力强、承载能力突出等优点,而
定位精度是衡量机器人性能的一个重要指标,直接影响到机器人的工作质量。本文以
四足步行机器人为研究对象,在其运动学分析的基础上,讨论了其运动位姿误差建模
及补偿方法。
首先,结合多足步行机器人的机构特点,分析了运动误差的主要来源。在机器人
运动学分析的基础上,对误差模型进行了适当的简化,将各误差因素等效为几个主要
误差,确定出误差模型中的误差参数主要包括腿部连杆长度误差、关节角度误差和立
足点位置误差。
其次,在多足步行机器人正运动学求解过程的基础上,运用微分的方法依次求解
冗余驱动关节角度误差、方向矩阵误差以及位置误差,建立起了机器人正运动学误差
分析的数学模型。在 MATLAB 环境下编制相应的误差分析程序,通过实例仿真证明了
误差分析模型的正确性。
然后,分析了各误差参数对机器人运动位姿误差的影响度。在典型位姿下,分别
以各误差因素为变量,其它参数不变,来研究位姿误差的变化情况,并绘制出位姿误
差变化曲线。实例表明,在该位姿下,角度误差对机器人的影响度最大;同时,机器
人的位姿误差也受其姿态的影响。
最后,讨论了机器人运动位姿误差的补偿方法。根据多足步行机器人输入参数的
特征,选定驱动关节角度值为补偿环节,并建立了误差补偿的模型,通过对误差补偿
模型的求解可得到各关节角度的补偿量。结合典型实例进行仿真,证实了该方法的有
效性。
关键词:多足步行机器人正运动学误差模型影响度误差补偿
II
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
The multilegged walking robot has outstanding advantages such as abundant motion,
adaptability, and high carrying capacity. Positioning accuracy is one of the most important
working performances of robot, which affect the working quality of the multilegged walking
robot directly. Based on the motion analysis of a quadruped robot, the posture error analysis
and pensation of the robot is discussed in this dissertation.
Based on analyzing the Mechanism of the multilegged walking robot, the main error
source is found. The errors can be modeled equivalently to several major sources of error
according to the kinematics analysis of robot. These factors boil down to the length errors of
legs, angle errors of driven joints, and position errors of footholds.
On the basis of forward kinematics analysis, the forward kinematics error model for the
posture error analysis of the multilegged walking robot has been formulated by the differential
method of robots. The process consists of solving the errors of redundant actuation joints,
error of direction matrix and the error of position. The programs for error analysis are
compiled in MATLAB environment, the correctness of error an