移动机器人技术是当今机器人研究的热点。随着研究的不断深入,人们要求机器人必须能够适应各种复杂的环境,具备一定的空间综合运动能力。面向塔类、空间桁架等不连续介质应用环境提出的多移动方式双臂手移动机器人能够在地面行走、在空间桁架结构中灵活自由的穿行、攀爬,本文就是基于这一构想中的空间桁架内移动作业背景展开研究的。本文的研究目的是为空间桁架和塔基结构的检测、维修工作环境下双臂手移动机器人作业提供运动学理论与设计基础,其研究具有重要的理论意义和实用价值。本文总结、分析机器人手爪结构的常见型式和结构,结合本研究室已有机器人手臂,进行了机器人手爪的设计、加工制作,解决了机器人抓紧方型、圆柱型和角钢型桁架杆的结构设计问题,提高了机器人适应多种空间桁架结构的能力;此外,针对将要进行的实验环境要求,设计了组合式空间桁架结构。分析并给出了八自由度空间桁架用双臂手移动机器人的末端手爪位姿确定方法、运动学正问题的矩阵变换法,以及进行逆运动学求解的基于伪逆阵的梯度投影法和解析法、回避关节极限作业准则。在机械臂回避窗口型障碍理论基础上,进行了机器人回避障碍桁架杆的避障分析;进一步地,利用MATLAB语言进行了双臂手移动机器人攀爬、避障分析程序设计,并给出了计算实例。为验证理论分析的正确性并完成空间桁架内双臂手机器人移动虚拟实验,根据实际研制的双臂手机器人结构,利用机构设计和动力分析软件ADAMS进行了双臂手机器人3-D虚拟样机和空间桁架环境设计和攀爬、避障运动仿真实验,得到了各关节驱动力矩数据曲线。仿真实验结果表明:实际的双臂手移动机器人各关节具有足够的驱动能力完成空间桁架内穿行移动、避障等作业,为进一步的实际机器人空间桁架内移动控制实验提供了保证和理论依据。此外,本文还利用ADAMS环境中的控制系统设计要素对该机器人进行了基于试行错误方法的关节控制器设计和调试,并进行了仿真。