移动机械臂是移动基座和固定机械手臂的结合。移动机械臂既具备移动基座的大范围工作空间,又具备固定机械臂的可操作性和灵活性,在蓬勃发展的智能制造业中扮演着重要角色。移动机械臂的路径规划算法和运动控制策略是当前机器人领域中的一大研究热点。此外,倾覆稳定是移动机械臂正常工作的前提,而末端的负载是导致移动机械臂发生倾覆的主要原因。因此,研究移动机械臂系统的数学建模、路径规划和基于倾覆稳定性的运动控制具有重要的学术意义。本文以具有9自由度的AUBO-i5轮式移动机械臂作为实验平台,研究其运动学、动力学建模,效率最高的工作路径,倾覆稳定性分析,并以上述因素为基础进行运动控制。首先,进行移动机械臂的数学建模。使用D-H参数法求解正运动学。为了解决传统逆运动学求解过程中计算复杂、雅可比矩阵必须满秩以及有多解的问题,本文采用LM迭代算法对逆运动学解进行拟合,该算法通过机械臂雅可比矩阵确定迭代方向,能够求得一组满足精度要求的关节旋转角度值。借鉴应用于空间机器人的漂浮基座动力学求解方法,将移动机械臂的移动基座等效替换为3个虚拟关节,则可以把移动机械臂看作与大地相连的固定机械臂,简化动力学建模过程,减少计算量。移动机械臂数学模型的建立,为后面的研究打下基础。其次,结合移动基座、机械臂的双工作空间和遗传算法进行协同路径规划。如果将移动基座和机械臂分开进行规划往往得不到整个系统的全局最优路径。因此本文建立一种双工作空间,该空间中每一个取样点都包含移动基座和机械臂的工作量。将双工作空间与遗传算法进行结合,设置评价函数来对移动机械臂的工作量进行筛选、取优。将优化结果代入正运动模型即可得到最优协同工作路径。相比较于非协同规划更具优势。然后,进行控制策略的设计。首先为了确保移动机械臂工作安全性,提出一种新型倾覆稳定性判定依据,本文将移动基座倾覆轴线上的力矩大小作为稳定裕度值以此来判断稳定性。在设计控制策略时,通过对动力学模型进行解耦分别得到移动基座和机械臂的动力学模型,在保证倾覆稳定性的前提下,设计一种双闭环控制结构分别对机械臂和移动基座进行控制,然后在滑模控制中添加有限时间项完成控制策略的设计。最后,搭建移动机械臂实验平台,对本文提出的逆运动学、动力学建模方法进行验证,证明这些方法的可行性和优越性。在MATLAB平台上对本文所提出的路径规划算法、控制策略进行验证和比较,证明本文所提出算法的可行性和优越性。