随着科学技术的发展与进步,机器人及其多自由度机械臂的研究和应用日益广泛。机械臂不仅能够替代工作人员完成高精度的重复性工作,而且还能够在特殊环境下进行操作,保障人员的安全。本文在挂轨巡检机器人的基础上,建立了一个六自由度机械臂控制系统并对其进行轨迹规划,使得机械臂的应用更加广泛。该系统使用机械臂作为执行机构,并搭载声音传感器、可燃气体浓度传感器以及红外热成像仪对管道的连接处进行递进观察,从而达到漏水、漏气以及漏电检测的目的。首先通过D-H建模法对六自由度机械臂进行建模和正逆向运动学分析,并对机械臂建立动力学模型。其次详细分析了深度相机所采集目标信息的三维空间坐标转换方法,并进行目标位置图像处理。然后为了保证机械臂递进观察的准确性,开展机械臂轨迹规划的研究,通过对三次、五次以及七次多项式插值算法的分析,引出了3-5-3和5-7-5分段插值算法,并利用该思想结合角度传感器和深度相机提出了一种基于末端位姿修正的3-5-7-5-3多段变阶插值新型算法。从而可以使用多传感器实时监测机械臂末端位姿与目标位置之间的相对关系,达到对机械臂末端实时修正的目的,以减小机械臂轨迹规划中的误差,使机械臂轨迹规划更为精确。再使用MATLAB对其进行仿真,验证了该算法的可靠性。在完成挂轨巡检机器人机械臂系统的设计之后,使用ROS对机械臂进行配置,并利用本文设计的上位机完成了机械臂的实验测试。最后在机械臂上搭载各类传感器,完成了挂轨巡检机器人机械臂系统在管廊内的无损检测应用。