随着人类对于空间、深海、有毒、核辐射等危险与极限环境内作业需求的不断提升,遥操作技术发挥着越来越重要的作用。全方位移动操作臂是集移动特性与操作功能于一体的复杂机器人系统。与固定基座的操作臂相比,它能够增强遥操作系统中从操作端机器人的分布性和冗余性,提高机器人的作业范围和复杂作业的适应能力,成为遥操作技术发展的前沿。本文旨在对9自由度全方位移动操作臂的运动学、定位导航及路径规划等关键技术进行研究,为遥操作技术中移动操作臂的应用提供理论基础。首先针对9自由度超冗余全方位移动操作臂,根据3种不同的工作模式分别进行正逆运动学分析;针对冗余度机器人逆运动学求解计算量大、难以求出解析解的问题,提出一种关节等效和局部优化相结合的全方位移动操作臂逆运动学求解方法。针对超声波定位精度有限的问题,首先分析传统超声定位方法的误差来源;然后根据其传播特点进行信息融合,提出了基于冗余超声波信息融合的绝对定位方法;仿真实验证明该方法可以实时补偿波头误差,有效提高超声波绝对定位的精度;结合移动操作臂的结构特点,设计了以发射器为信标、接收器环绕移动车体周围的定位方案;最后研制了包括发射模块和接收模块两部分的超声波绝对定位系统。在全方位移动操作臂逆运动学求解的基础上,采用基于绝对定位的运动规划策略,分别对移动车体和操作臂进行了路径规划和轨迹规划。针对人工势场法存在的不足,提出相应的改进措施,并且引入遗传算法,采用基于遗传算法优化改进人工势场法的全方位移动操作机器人路径规划方法;仿真实验结果证明该路径规划方法的合理性与有效性;针对操作臂的轨迹规划,采用基于关节空间的插值方法;仿真实验证明该方法能够实现操作臂对目标物体的平稳抓取。