机器人化工程机械是机器人应用领域的一个重要发展方向，也是提升机械产品竞争力的一个重要手段。目前国内外已经出现了许多机器人化的工程机械产品，带来了显著的经济效益和社会效益。本文基于机器人化工程机械的设计思想，对飞机表面清洗车进行了机器人化研究，所研究设计的飞机表面清洗机器人属于特种作业机器人范畴，该机器人具有广阔的应用前景。 本文以飞机表面清洗机器人为研究对象，采用机器人技术、神经网络理论、计算机仿真技术、多刚体动力学理论和虚拟现实技术，对飞机表面清洗机器人若干关键技术问题进行了深入细致的分析和研究。研究的主要内容包括以下几部分：1.论文系统综述了国内外机器人技术、飞机表面清洗技术的研究状况和发展趋势，在国内首次对机器人化飞机表面清洗车及其相关技术的研究现状和主要研究问题进行了深入分析，为飞机表面清洗机器人的进一步研究奠定了坚实的基础。 2.论文对飞机表面清洗机器人本体结构方案进行了研究和设计。主要对机器人载车、手臂机械结构及控制系统、整机动力性能及稳定性等关键技术进行了系统的研究。并利用UG、ANSYS软件对机器人手臂最危险工况下的结构强度进行了有限元分析，确保了机器人结构设计的合理性。可以说这项研究为机器人开辟了一个新的应用领域。 3.论文对飞机表面清洗机器人运动学进行了研究。飞机表面清洗机器人属于多冗余自由度空间机构，这就决定了手臂位姿具有不确定性。运动学设计是保证机器人在飞机表面进行平稳、有规律运动的关键技术。本文利用冗余度机器人运动学理论推导了飞机表面清洗机器人的运动学方程，计算了机器人运动方程的正解，并采用RBF神经网络方法解决了机器人运动控制中运动学逆解的求解问题，克服了常规算法中存在的一些缺点；推导了机器人的雅可比矩阵，对清洗机器人手臂进行了速度分析，为该机器人的工程应用提供了设计理论依据和基础。 4.论文对飞机表面清洗机器人动力学进行了研究。动力学分析是机器人动态设计、运动控制的重要组成部分。由于机器人动力学本身所具有的高度非线性、强耦合性和不确定性，机器人动力学控制一直是机器人技术领域中的一个难题。本文利用UG软件建立了机器人三维模型，并利用ADAMS软件对机器人进行了动力学分析，为实现机器人动力学性能规划及动力学控制提供了理论依据。 5.论文对飞机表面清洗机器人轨迹规划进行了研究。轨迹规划是根据机器人所要完成的工作任务设定各驱动关节的运动轨迹，它是进行机器人运动控制的基础和前提。目前冗余度机器人在解决良好的轨迹规划与生成、实现轨迹跟踪控制问题上仍存在一定的局限，传统控制方法很难实现机器人的高精度轨迹跟踪控制。本文利用神经网络的非线性映射、鲁棒性强的特点，解决了9自由度机器人轨迹规划问题，实现了机器人针对不同轨迹可以自动计算出各驱动关节在运动中的轨迹，完成轨迹规划任务，并利用计算机仿真技术实现了机器人轨迹规划仿真。所完成的研究内容对机器人控制理论的研究有一定的借鉴作用，同时对完成精确、高速的轨迹跟踪控制具有一定的实际意义。 6.论文对飞机表面清洗机器人虚拟仿真系统进行了研究。在分析和研究可视化技术发展及应用的基础上，讨论了虚拟对象的建模方法和虚拟现实系统的设计方法，并结合虚拟现实技术，采用VisualC++编程、OpenGL作为图形驱动，开发了一个机器人运动虚拟仿真系统。该系统较真实地模拟了机器人的运动过程，能够自动对机器人正、逆解及直线、平面轨迹规划进行仿真，实现了机器人运动的可视化问题。仿真试验结果表明，RBF神经网络方法很好地解决了机器人手臂逆运动学问题及轨迹规划问题，所设计的算法可以满足机器人实际运动精度的要求。 7.对全文进行了总结，并对今后的研究工作进行了展望。