随着机器人在工业、服务业等各个领域中发挥的作用越来越突出,我国对于机器人的研发和应用也给予了越来越多的重视。在冗余度机械臂的实际应用中,机械臂的工作精度是影响其操作性能的重要指标之一。由于机械臂在生产加工、安装和工作过程中由于各方面因素的影响总是难免会产生末端位置误差,很大程度上影响了任务的执行精度,使得机械臂应用的准确性和可靠性下降。本文首先归纳总结了位置误差的产生原因,然后对任务执行过程中位置误差可能产生的不同阶段以及造成的不同影响进行了分析和研究,并提出了相应的解决方案,根据任务复杂程度的不同采用了不同的位置误差容错算法。为验证算法的有效性,对不同的容错算法进行了计算机仿真研究。本文具体研究内容如下:(1)本文首先针对机械臂进行初始位姿调整后,机械臂末端执行器位置可能偏离期望位置,从而导致末端出现初始位置误差这一问题,提出了一种基于神经动力学设计方法的初始位置误差容错运动规划方案。该方案通过伪逆方法在速度层上进行逆向运动学求解,能在任务执行过程中快速平滑地消除初始位置误差,改善了机械臂的工作精度。(2)考虑到伪逆方法在解决机械臂物理极限约束问题的局限性,本文提出了一种基于二次规划方法的初始位置误差容错方案。设计可用于位置容错的最小化二次型性能指标,将关节物理极限考虑到容错方案中,利用原对偶神经网络求解器对该容错方案进行实时求解,消除机械臂末端存在的初始位置误差。(3)在机械臂执行食品配料的任务过程中,由于基座的移动导致任务过程中误差不断产生的问题,通过定义实时的位置误差,将神经动力学方法引入到位置误差消除中,采用基于伪逆的方法对任务过程中的位置误差进行消除。(4)针对机械臂在木材切割过程中由于其工作空间受约束,从而难以完成大面积木材切割的问题。本文提出了一种将基座安装在移动导轨上以扩大机械臂工作空间的方法,该方法通过协调机械臂末端期望的速度与基座进行移动的速度来重构机械臂末端的笛卡尔速度,使得机械臂能够平滑且准确地进行轨迹跟踪。(5)由于冗余度机械臂在关节出现故障时刻存在关节速度跳变的问题。本文提出了一种无关节速度跳变的机械臂容错运动规划方法,该方法通过在关节故障时刻用退化方案替换原方案来消除关节速度跳变,并利用神经动力学方法来消除机械臂末端执行器的位置误差,分别利用基于无逆和伪逆的冗余度解析方法来实时规划机械臂的运动,从而改善机械臂容错操作的运动平稳性以及提高机械臂的操作精度。