月壤表采机械臂及末端执行器是安装在着陆器上，进行月壤采样的必备装置。其中表采机械臂为四自由度机械臂，由腰关节、肩关节、肘关节、腕关节组成，主要对末端执行器进行位置及姿态调整，以使末端执行器能够完成采样任务。表采机械臂的整个采样作业过程分为折叠展开过程，展开采样过程，采集样品转送过程。在整个作业过程中，机械臂及末端执行器不能与月球表面的岩石以及着陆器本体发生碰撞，并能够保证末端执行器能够精确地装入到封转容器中。在已知机械臂基本构型的基础上，通过对机械臂进行运动分析与受力分析，可以得到机械臂沿给定轨迹运动时的关节转动角度与关节驱动力矩。由关节角度与关节驱动力矩可以构建能量消耗函数。能量消耗函数与全局条件数、机械臂质量函数、工作空间函数一起组成了目标函数。通过遗传算法对目标函数取最小值，实现了机械臂大臂杆长与小臂杆长的优化。根据机械臂的避障要求，在展开采样过程中，应避免机械臂及末端执行器与岩石障碍物发生碰撞，因为无法事先获知岩石障碍物的位置，所以采用局部路径规划方法中的人工势场法进行避障路径规划；在采集样品转送过程中，应避免机械臂及末端执行器与着陆器发生碰撞，因为机械臂基座相对于着陆器是固定的，并且通过机器人运动学，在关节运动角度已知的条件下可以获知机械臂在空间中的位姿，所以采用全局路径规划方法中的A*算法进行避障路径规划。在机械臂轨迹优化方面，机械臂应以尽可能短的时间与尽可能少的功耗来完成采样过程以及样品转移过程。对运动轨迹上的每一个轨迹点，通过运动学逆解可以得到对应的关节角度。对于每一个关节，采用B样条曲线连接这些关节角度，在关节转动角度、角速度、角加速度约束的情况下，运用遗传算法对B样条曲线进行优化，从而获得运动时间最优的B样条曲线以及运动时间与能量消耗综合最优的B样条曲线。运用激光跟踪仪对ABB工业机器人的末端位姿进行检测，并对工业机器人的运动学参数进行标定，来提高机器人的绝对定位精度。机器人末端连接尼龙棒，来进行插孔动作，以模拟采集样品送入收集容器的过程，并得到标定前后，机器人的插孔偏差。标定后的机器人的插孔偏差明显的小于标定前机器人的插孔偏差，验证了标定的有效性。在工业机器人的工作空间内放置障碍物，并用人工势场法、A*算法进行机器人的避障轨迹规划，以验证避障算法的有效性。