冗余机械臂由于其特有的冗余特性,相比于传统的非冗余串联机械臂,灵活度更高,应用场合更广,因而成为机器人领域研究的热点。本文以实验室自主研制的7R冗余机械臂为研究对象,结合容错性研究这一前沿热点,对冗余机械臂的容错性能进行分析研究,为充实和完善冗余机械臂的容错理论提供方向,对后续冗余机械臂的研究具有重要的指导意义。本文的整体结构和研究内容大致如下:1.针对自行研制的双偏置7R冗余机械臂,改进了其坐标系建立方式,利用D-H参数法建立其运动学模型,并进行求解和实例验证。2.采用蒙特卡洛法进行了7R冗余机械臂的工作空间分析。结合分层体积思想,计算工作空间的体积,在此基础上,利用三维造型与数值法结合的方法,求解了7R冗余机械臂关节锁定模式下的单关节容错空间,分析探讨工作空间和容错空间之间的关系,并引入转换比对其进行了容错空间优化。同时,还分析偏置因素对容错空间的影响规律。3.针对7R冗余机械臂关节的容错性能进行了研究。采用微分变换法求解7R冗余机械臂的雅可比矩阵,并利用SVD分解法求其奇异值。在此基础上,基于MATLAB平台,利用最小奇异值、可操作度等性能指标,对关节的容错性能进行了评价。4.综合考虑关节故障前后的灵活性变化,利用相对可操作度和相对最小奇异值来分析关节容错性能,并以此为基础构造综合度指标,筛选容错位形。