目前,工业机器人的市场需求越来越大。很多场景都对机器人的传动精度提出了非常高的要求。在串联机器人中,基本都是通过关节连杆进行传动,关节减速器大多采用齿轮传动系统。齿轮减速器的组成有多个零件和部件,但在加工生产过程中会出现制造误差,在装配过程中也会产生装配误差。这种误差都是实际传动角位移与期望传动角位移的差值,即传动误差,也被称为回转传动误差。齿轮之间存在配合的关系,装配时会造成必要的间隙,从而在传动过程中影响传动过程的稳定性与精确性,严重的甚至会导致机器人运行失败。因此,对机器人运动学、动力学进行分析以及对机器人关节误差跟踪控制,减少甚至消除传动关节的齿轮间隙对机器人关节造成的误差,具有重要意义。本文以实验室科研型模块化手臂（MT-ARM）工业机器人为研究对象,考虑齿轮装配间隙对机器人传动关节造成的误差,开展对机器人的关节传动误差分析和控制策略的研究。主要内容如下:首先开展机器人的运动学研究。机器人是一个三维的空间物体,分析机器人的运动学,先要对机器人的数学模型进行研究,掌握一定的数学推导基础。通过描述机器人的关节位姿以及坐标变换、建立机器人的连杆坐标系以及DH参数、运用数学推导变换得到机器人的关节变换方程后,建立所用机器人的运动学模型。最终得到解析法推算出的机器人正向运动和逆向运动的数学表达式,并且通过MATLAB正逆运动学程序分别验证推导结果的正确性,为后续的研究做好理论基础。其次对机器人动力学进行分析。首先对机器人的连杆动力学进行分析,然后通过牛顿-欧拉方程解析法推导机器人动力学方程,并通过MALAB动力学程序验证其正确性,证明该机器人可以按照指定的关节角位移进行运动,即该模型可用于后续的跟踪控制中。建立不同啮合间隙的行星齿轮减速器模型,装配到所用机器人的基座传动关节中,其余关节的齿轮啮合间隙均为零。在工作空间,使机器人末端执行器的运动轨迹为一条弧线,通过MATLAB逆运动学程序得到机器人各关节的角位移,将此角位移作为Adams中机器人的期望角位移。在Adams中模拟当机器人基座关节的齿轮传动系统存在不同啮合间隙时,机器人的运动情况,得到机器人各关节的角位移变化曲线图。分析关节齿轮的装配间隙对机器人传动关节造成的误差。再进行优化算法的研究。采用灰狼优化算法,从狼群算法的自然社会原理出发,将自然界行为转变为数学模型,了解算法的原理后,总结算法的流程。结合当前对学者对灰狼优化算法的研究,综合了对灰狼优化算法的改进方法:为了将算法变为非线性,将收敛因子改进为基于三角函数的非线性收敛因子;加入了可变比例权重,使算法更加符合自然界狼群的社会等级制度。通过改进后的优化算法在寻找最优解时达到了很好的能力,并将其使用在后续的联合仿真跟踪控制中。将算法与PID控制结合,找到最优的KP、KI、KD、三个参数值,使误差跟踪控制效果达到最优。最后进行Adams/MATLAB联合仿真。将Adams中机器人的机械系统导入到MATLAB中,搭建Simulink模型,进行PID控制。控制过程分别采用试凑法和优化算法进行参数整定。结果表明,机器人关节具有良好的跟踪特性,采用的控制方式可以对机器人传动关节的角位移进行跟踪控制,并且机器人传动关节角位移误差可以得到减弱甚至消除,最后达到稳定状态。同时证明了采用优化算法与PID控制结合的方式进行误差跟踪控制的效果要比单纯PID控制的效果提升很多。