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随着社会的进步和科学技术的迅速发展,工业生产对自动化的需求不断增加,机器人应运而生,大大提高了生产效率。工业机械臂具有灵活的操作性,在各行各业得到了广泛的普及。移动机械臂指的是机械臂和移动机器人共同组合而成的机器人系统,同时具备移动机器人的移动性和机械臂的操作性,不但扩展了机械臂的操作空间还能应对复杂的工作环境。因此,研究移动机械臂运动规划和控制系统具有非常重要的理论和实践价值。本文基于课题组研发的JNPF-4WD-02移动机器人进行移动机械臂的搭建,研究移动机械臂运动学建模、运动控制、路径和轨迹规划、控制系统软件和硬件开发等内容,并基于CoDeSys平台开发了一套移动机械臂软件系统。首先分析了移动机械臂的运动学。分别对埃夫特ER3A-C60机械臂和JNPF-4WD-02移动机器人进行数学建模,建立了机械臂各关节坐标的转换关系,对机械臂正逆运动学进行求解验证;将移动机械臂作为一个整体进行运动学分析,并根据移动机械臂冗余运动学模型,以优化移动机器人终点姿态为目的进行逆运动学求解。其次对移动机械臂的操作机构进行轨迹规划研究,研究了机械臂关节空间内多项式轨迹插值和抛物线过渡的线性插值算法,笛卡尔空间中直线和圆弧基本轨迹和姿态规划以及加减速规划研究。然后为提高工作空间执行任务轨迹的效率和稳定性,提出了一种机械臂关节空间最优轨迹优化方法,采用具有局部可控性的5次B样条函数对关节空间轨迹进行插值,以执行轨迹的时间和关节冲击作为优化目标,采用NSGA-II算法实现了优化并在MATLAB下进行了仿真验证。最后,研究JNPF-4WD-02移动机器人的控制系统结构、硬件和软件系统,在JNPF-4WD-02移动机器人基础上搭建移动机械臂硬件系统,在PC端CoDeSys开发环境下进行模块化开发,以支持CoDeSys Runtime框架的嵌入式软PLC控制器作为上位机,设计运动控制软件实现机械臂运动控制,并对完成的移动机械臂基本功能进行了实验验证。本文以移动机械臂作为研究对象,对移动机械臂运动学建模、运动控制、路径和轨迹规划、控制系统软硬件开发等内容进行研究,设计了移动机械臂硬件结构并开发了移动机械臂控制系统。实验结果表明,本文所设计和搭建的移动机械臂能稳定运行并能完成基本任务,所开发的控制软件能够较好的实现对移动机械臂的控制。