工业领域内研究比较多的是六自由度机器人,但是六自由度机器人有时受到自身条件的限制,很难甚至不能按照一定的位姿要求沿着规定的轨迹实现某一特定的任务,所以多于六自由度的机器人受到了很多研究学者的青睐。与六自由机器人相比,七自由度机器人具有更好的灵活性、更佳的避障性能及可以改善机器人的薄弱环节的受力状况。基于此本文设计了两款七自由度机器人并进行了位姿运动学、速度运动学、轨迹规划、静力学、动力学分等方面建模分析。主要研究内容如下:(1)建立了七自由度机器人D-H参数模型。推导并求解了七自由度机器人的位姿正运动学方程、速度正运动学方程;采用位姿分离法及位置点法求解七自由度机器人的完全封闭解;通过梯度下降法推导并求解了七自由度机器人的速度逆运动学方程。(2)研究七自由度机器人的轨迹规划问题。在关节空间对机器人做了曲线轨迹规划;在直角空间内对机器人做了直线轨迹规划、圆弧轨迹规划、空间平面曲线轨迹规划、空间曲面曲线轨迹规划;并编制了对应的轨迹规划程序。(3)设计了两款七自由度机器人结构方案。采用目前较为先进的AC伺服单元设计了全关节中空结构的七自由度机器人R1;采用传统的驱动及传动组合方式设计了前五个关节中空的七自由度机器人R2;分别对R1及R2的关节杆件做了有限元分析,设计了每个关节的设计图纸。(4)建立了七自由度机器人的静态及动态模型。推导并计算了七自由度机器人的静力学公式;利用拉格朗日方程,推导并计算了七自由度机器人的动力学方程,编制了对应的解析程序。本文对七自由度机器人的基础研究做了较为深入的研究,为以后进一步开发七自由度机器人及相关的机器人提供了参考。