近些年来,人口日益老龄化问题在我国受到极大的关注,我国残疾人数也不断增加。为了帮助行动不便的老年人以及进餐活动受限的残疾人完成进餐动作,本课题设计了一款助餐机器人装置,研究并完成机械臂运动轨迹规划,开发了机器人控制系统。通过分析助餐机器人在结构设计、人机交互、安全问题等国内外研究现状,确定了本课题助餐机器人在结构设计和控制系统的总体方案。通过助餐机器人的餐勺餐盘结构设计,机械臂仅需按固定轨迹规划即可取完餐盘中的全部食物,有效的降低机械臂自由度,降低控制精度要求,进而降低机器人整体成本。设计了可调参系统,其中送餐模式、送餐位置、送餐停留时间、餐盘运动形式等参数可调,可以适应用户不同的身高和饮食习惯、工作环境等。通过使用SOLIDWORKS软件建立了助餐机器人结构的三维模型,助餐机器人由三个移动餐盘、升降基座和带有餐勺的四自由度机械臂组成。使用人体工程学知识确定机械臂送餐位置,再通过使用MATLAB软件中的Sim Mechanics工具箱对机械臂工作空间仿真分析确定了机械臂的相关参数。设计出了一款体积小、重量轻,串联自由度少,且能很好完成取餐工作的助餐机器人结构。使用D-H参数法完成机械臂的正运动学分析,使用几何法完成了机械臂逆运动学分析。将助餐运动分解为取餐运动、送餐运动及复位运动三部分,对运动路径节点的设置进行了研究。基于运动学分析结果使用MATLAB软件的机器人学工具箱对各部分运动分别进行轨迹规划。最后,使用SOLIDWORKS软件中的Motion插件验证轨迹规划结果合理,同时确定了机械臂三个舵机力矩。对助餐机器人控制系统硬件进行研究,设计以STM32单片机集中控制人机交互、安全、机械臂运动、餐盘运动、升降基座等模块的控制系统硬件组成。基于MDK软件的开发环境对控制系统程序进行设计,设计并完成了使用TFT液晶触摸显示屏来设置参数的程序,设计并完成了使用串口信号控制舵机驱动板,进而控制机械臂运动的程序,设计并完成了基于定时器PWM输出的餐盘运动控制程序,设计并完成了基于定时器和ADC采集的基座升降程序等。