以机器代替人工实现工业生产的高效性和安全性已成为当前工业发展的必然趋势。但在冶金等行业,工业机器人因专业性强,投资高,特异性多等特点严重阻碍了自动化的普及和发展。本文以某轮式捞渣机为研究对象,为实现设备自动化改造做出一些尝试。本文的主要研究内容如下:首先,采用D-H描述建立机械臂部分的连杆坐标系,通过位姿理论建立机械臂的运动学方程,实现笛卡尔坐标系到关节空间的转换。结合机械臂的结构特征和工作环境以关节3和关节4为主要运动关节,逐步降低逆运动代数解中的未知量,建立逆运动学求解模型,并验证正运动学方程的正确性。其次,利用旋转矩阵的导数,求解以关节运动的线速度和角速度为变量的雅可比矩阵和其他动力学参数,构建机械臂部分的拉格朗日动力学方程,为控制系统的设计提供指导。再次,采用标准三次样条插值函数对本文所研究的机械臂部分进行轨迹规划:根据工作要求确定末端的期望轨迹,并确定目标点的位置坐标;通过逆运动求解模型求出各目标点对应的关节变量值;将数据导入Adams,选择CUBSPL作为驱动函数进行仿真模拟,获得各关节位移、速度和加速度随时间的变化曲线。结果表明各曲线连续平稳,无明显突变点,数值在合理的范围内,满足工作要求。最后,对轮式小车进行轨迹规划的研究。选用精度较好、计算量小、易于存储和调用的传统栅格法作为环境建模的方法,采用运算速度较快的A*算法进行路径搜索,结合小车的实际情况生成定点间的运动路径,确定轮式小车轨迹规划的具体流程。