6.1 全文总结
位姿误差的研究对于多足步行机器人的实际应用具有非常重要的意义,因此机器 人的误差分析引起了国内外许多学者的密切关注。本文针对四足步行机器人的机械结 构,介绍了其运动学求解方法,并在此基础上对机器人的位姿误差分析与补偿作了较 为系统的研究。完成的工作主要包括:
(1) 分析了多足步行机器人位姿误差产生的各种原因,根据实际应用情况,将误差 因素归结为连杆误差、立足点位置误差、以及关节角度的误差,对实际模型进行了一 定的简化;在机器人正运动学的基础上进行微分变换,建立了机器人位姿误差的模型。
(2) 依据所建立的误差分析模型,编制了基于 Matlab 的仿真程序。应用该程序可 以先根据给定的参数进行机器人的运动学求解,然后对机器人进行误差计算,求解出 机器人的位姿误差。
(3) 对机器人的各参数进行误差影响度分析。分析了在典型位姿下,机器人各结构 参数对末端平台位姿的影响度,得到了误差影响曲线,根据该曲线可以看出在该位姿 状态,哪些参数是影响位姿的敏感参数,从而为多足步行机器人的设计提供指导。
(4) 研究了多足步行机器人的误差补偿方法。给定多足步行机器人模型,则可以通 过测量标定等方式确定其结构参数和运动变量的误差。在此基础上,通过所建立的机 器人位姿误差补偿模型,求解出驱动关节变量所需的补偿值,通过机器人控制软件对 给各关节输入量进行补偿,使机器人达到理想位姿,仿真结构表明该补偿方法是有效 的。
目前,对机器人的误差研究大都集中在 Stewart 平台领域,可以说很少涉及到多足 步行机器人,本文的研究具有一定的开创性。
6.2 研究展望
由于多足步行机器人运动分析是非常复杂的,针对其误差分析极具难度。本文所 建立的误差分析模型比较理想化,对于实际的应用还需很多的工作要做,主要表现在 以下几点:
(1) 本文的研究没有考虑到影响到机器人位姿误差的动态因素,如振动和惯性力等 因素。实际运用中,机器人的运动是一个动态的过程,因此动态误差因素不能够忽略。
(2) 多足步行机器人下平台时刻处于变化状态,其结构参数不断变化,因此不能够 分析全部工作空间内的误差变化情况,如何能够建立一个适用于整个工作空间内的误 差分析模型还值得去研究。
(3) 由于多足步行机器人误差参数之间的耦合特征,其误差分析模型的求解速度尚 不能实现动态实时补偿,这方面还有一些工作要做。
致谢
本文的研究工作是在导师陈学东教授的悉心指导和亲切关怀下完成的。导师严谨 的学风,渊博的学识,和一丝不苟的工作态度使我在工作、学习、做人等方面深受启 迪和教诲,这将使我终身受益。在此,谨向导师表示衷心的感谢和崇高的敬意。
感谢王良文老师在课题上对我的细心指导和帮助;感谢曾理湛老师为实验室的默 默付出;感谢贾文川、孙翊师兄对我的论文提出不少宝贵的意见;还要感谢朱襟成、
连勇军、罗贤勇等同学在学习、生活中给予我很大的帮助。
最后,要深深地感谢我深爱的父母以及家人,是他们在精神上、经济上给予的莫 大鼓励与支持,使我顺利完成硕士阶段的学习工作。感谢朋友、同学们在研究生期间 给予我莫大的关心与支持。
谨以此文献给所有关心、帮助和支持过我的人们。
作者:郭 平 2008 年 5 月 25