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救援机器人是目前国际上的研究热点之一，可应用于灾难、解爆等场合，在制造业、服务业、医疗业等行业也具有广泛的应用前景。由于移动平台的作用，救援机器人操作臂系统比固定的机械臂具有更大的工作空间和更高的灵活性，可以实现在平面内任意位置的移动，并能够以一定姿态到达预定位置，操作臂可对进入其工作空间的目标物进行抓取。本文结合学校立项的“RoboCup实物救援机器人”项目和自行研制的救援机器人移动平台，对安装其上的操作臂进行了设计，并对其进行了运动学、动力学研究和仿真分析。
论文简要介绍了自行研制的救援机器人移动平台，基于其功能要求，对操作臂机械系统进行了总体设计，包括：操作臂各关节及末端夹持器结构设计；传动系统设计；各关节电机及减速器的选择计算；关键零部件结构设计等等。
对操作臂进行了运动学分析，使用D-H法建立了操作臂的位姿正解方程，并采用逆变换法建立了操作臂的位姿逆解方程，结合具体实例对逆解进行了分析。使用微分变换法求得雅可比矩阵并进行奇异位形分析。使用图解法求出了操作臂相对于移动平台的可达工作空间。
使用拉格朗日法对操作臂进行了动力学分析，建立了操作臂的动力学模型。使用ADAMS软件进行了操作臂的动力学仿真分析。结合具体救援作业实例，获得了各关节电机角加速度、角速度、角位移的变化规律，以及驱动力矩的变化规律。
建立了移动平台的平面运动学模型。面向具体的救援任务，使移动平台与操作臂协作运动，规划移动平台和操作臂的运动路径，获得了移动平台驱动轮电机的运动规律和操作臂各关节电机的运动规律。