煤炭消费量的增加导致煤炭的物流工作量激增，而对所采集煤样的代表性的要求也越来越高，而行业内目前应用的煤炭采样设备以固定式为主，适用的工业现场相当有限，因此，未来通过具有灵活机动性的机械化煤炭采样设备替手工采样制样势在必行。基于这样的背景，结合实际项目，针对参加煤炭采样机械臂控制系统调试工作中遇到的采样精度低、运动平稳性差以及运动速度较慢等问题，本文的主要工作有：首先，结合世界范围内煤炭采样机械臂发展水平，深入了解实际工业现场对于煤炭目标样品的采制工作的行业现状，并通过分析煤炭采样机械臂的各个关节的相互关系，完成了煤炭采样机械臂的运动学模型的建立。运用D-H法完成了运动学分析，并进行坐标变换以便于在实时控制的时候直接对驱动油缸的伸缩量进行控制。其次，对行业内主要的逆运动学结果优化方法进行了对比，采用末端执行器工作区域划分定位法对煤炭采样机械臂的逆运动学分析结果进行了择优处理，得到了最优逆解，并选取典型工况验证此方法正确可行。最后，简要介绍了行业内主流的煤炭采样机械臂轨迹规划的方法，完成了对煤炭采样机械臂的轨迹规划，并通过Solidworks软件建立煤炭采样机械臂的三维模型，进行了轨迹规划的运动仿真，得到了仿真运动过程中的采样头末端的位移、速度和加速的的仿真曲线，分析运动过程中存在运动冲击的原因主要是轨迹规划的不合理，为后续实现精确实时控制奠定了理论基础，并且其结果为相关类似工业机器人的控制系统的设计提供了借鉴和设计思路，具有重要的工程实用价值。