随着工业化的进一步发展和机器人技术应用领域的扩展,固定在某一位置的机械臂已经无法满足新的需求。在很多非结构化的工作环境中,基座固定的机械臂无法很好的完成任务,这个时候就需要机械臂具有可移动性,移动机械臂就可以满足这一需求。移动机械臂通常是由机械臂和移动平台组成,它结合了机械臂的可操作性和移动平台的可移动性,使得机器人的操作空间得到而极大地提高。本文设计的移动机械臂,由一个全向移动小车搭载一条七自由度机械臂手臂组成,主要研究内容如下:首先,进行移动机械臂系统的总体设计。根据机械臂的性能要求设计了七自由度机械臂的总体结构,对关键部件进行了选型,此外还介绍了移动平台的主要性能指标以及视觉系统设计方案。其次,对移动机械臂进行运动学分析。分别建立了七自由度机械臂和移动平台的数学模型。对于机械臂,借助Matlab的工具箱建立了机械臂的仿真模型,使用蒙特卡洛法对机械臂的工作空间进行了仿真。另外,还着重讨论了基于臂角参数的数值解法求解机械臂的运动学逆解,该方法相对于常见的几何法求解,能够在考虑关节极限的情况下求得所有可行解。然后,研究机械臂目标抓取轨迹规划。分别介绍了关节空间的轨迹规划方法和笛卡尔空间的轨迹规划方法。对于关节空间轨迹规划,介绍了多项式插值法和PVT插值法。对于笛卡尔空间的轨迹规划,分析了空间中直线插补和圆弧插补方法并分别进行了插值实验。由于七自由度具有自运动特性,还介绍了机械臂自运动场插补原理并进行了自运动插补实验。对于机械臂抓取过程中的避障问题,介绍了RRT算法及其改进方法,并分别进行了仿真实验对比分析。最后,搭建基于ROS的机械臂仿真环境,并进行机械臂的避障算法仿真实验,验证了RRT算法及其改进算法的可行性。进行了视觉系统的标定,包括深度相机的标定和手眼系统的标定,最后开发移动机械臂的上位机软件,实现移动机械臂的识别抓取功能,并进行了相关实验。