随着空间技术的不断发展,人类探索太空的活动得到了进一步延伸,完成了从大气层到外层空间,从月球到火星的逐步拓展。航天技术经历了从发射卫星到建立空间站的一系列发展,但恶劣的太空环境威胁着宇航员对于宇宙太空的进一步探索。在微重力、高真空、强辐射、大温差这样危险的环境中,采用空间机器人的发展是空间大国的一致目标。本文是以空间舱内的实验机柜为研究背景,设计一款应用于实验机柜的攀爬机器人样机,具备移动和操作按钮功能。机器人能用于实验机柜的安全检测、操作按钮,将来能够代替宇航员在空间实验的一些简单操作工作,在减少宇航员的工作量方面具有重要意义。本论文设计开发了一种舱内仿生攀爬移动机器人,围绕机器人的设计、运动学建模、攀爬步态分析以及机器人的运动误差进行研究,主要内容如下:(1)采用仿生和模块化的设计思想,设计了结构对称的五自由度攀爬移动机器人的构型,完成了机器人机械系统和控制系统构建,最后对设计的关键零部件进行了有限元静强度分析,保证了所设计零件的强度和刚性。(2)建立机器人的运动学模型,得到机器人的正解、逆解,并对机器人正运动学、逆运动学进行验证,为以后机器人的控制奠定基础。除此之外,在ADMAS软件中对攀爬机器人的三种基本步态动力学仿真,并设置从水平面到垂直面6组不同的攀爬角度,分析每组扭矩最大的关节和系统总耗能,以此为依据提出机器人应用于不同倾斜角攀爬时,合理安排攀爬步态。(3)从静态误差和关节柔性误差展开对攀爬机器人进行分析,建立机器人误差数学模型,分析误差在机器人末端的影响,为以后的误差算法研究奠定基础。(4)开展机器人实验。在ADMAS中仿真的位置数据导入MATLAB,按舵机的通讯协议将位置信息发送给舵机,实现机器人三种基本运动和操作按钮。实验结果表明了攀爬运动机理可行,机构设计合理。