随着服务型机器人在家庭生活、休闲娱乐、助老助残等领域中的应用越来越广泛,使得服务型机器人成为机器人研究方向上的热点领域。本文研究的桌面机械手主要面向小工作空间范围的应用场景,利用低成本的桌面机械手代替工业级机械手对小体积操作对象进行操作,从而达到降低成本的目的;同时还可利用两台桌面机械手组成的双臂机械手进行协作操作完成复杂的任务。所以本文将以桌面机械手的双臂为研究对象,对其建立模型并进行运动学分析,同时在运动学基础上求解双臂工作空间,为后续工作空间内的轨迹规划与双臂协作提供理论依据。主要研究内容有:1、针对搭建整个桌面机械手实验平台所需的硬件进行介绍与选型,在满足桌面机械手的精度前提下,选用型号为KS-3527和KS-3518的数字舵机作为各关节的驱动电机,并根据实验平台对芯片外设资源的要求,选择STM32F429IGT6作为整个实验平台的控制部分。而在硬件模块设计时介绍了整个控制系统的电源模块部分,对系统电源进行合理分配,同时对舵机供电模块、舵机驱动模块进行说明,还给出了各硬件部分的电路设计原理图,并将控制芯片与各硬件部分之间的引脚连接情况进行说明。2、首先建立单个桌面机械手的运动学模型,并通过实际测量获得桌面机械手的D-H参数,从而可根据D-H参数所建立的连杆坐标系进行桌面机械手正运动学分析,然后利用反变换法进行逆运动学求解,从而得到各关节角度值;同时通过MATLAB对正运动学求解的结果进行仿真验证,最后根据双臂基坐标系标定原理,介绍了一种双臂基坐标系标定方法,并通过设计的机器人助手软件记录下双臂标定过程中机械臂各关节角的角度值。3、通过蒙特卡罗法求得桌面机械手的双臂工作空间点云图,并沿Z轴将工作空间进行分层处理并把各层工作点投影至中间平面,同时采用按角度划分法提取出工作空间各层的边界点,并通过最小二乘法构造的十四次多项式函数对提取出的边界点进行边界曲线的拟合。对于桌面机械手关节空间而言,则采用五次多项式插值分析各关节的角位移、速度及其加速度运动曲线,随后在桌面机械手工作空间内针对运动不同阶段采用多段插值函数规划其运动轨迹,并通过四元数法对桌面机械手末端的位姿进行姿态插补。4、分析桌面机械手双臂末端在固定姿态下进行抓取操作时的相对位姿关系,并求解得到其末端位姿矩阵。然后对双臂不同时协作搬运传递任务与同时协作搬运任务进行分析,在给定始末位置的前提条件下通过位置控制完成了双臂协作搬运实验,得到了实验过程中机械臂各关节的实际值曲线与期望值曲线,同时结合桌面机械手末端在各轴方向上运动轨迹的变化情况与运动过程中末端的误差曲线对误差引起的原因加以分析。