以混凝土布料机械、隧道喷浆机器人、喷漆机器人等为代表的一类施工装卸机械臂系统，在现代化施工当中应用广泛。这类机械臂系统具有大型、重载、轻质的特点，其运动既是空间大范围的刚体运动与弹性变形的耦合，也是柔性多体动力学与管道流变动力学的耦合，是典型的多输入、多输出、高度非线性、多种物理规律耦合的复杂系统。 本文以混凝土泵车的液压柔性臂架为研究对象，针对以上特点，对于如下几点进行了研究与尝试。 (1)泵车液压柔性臂架的柔性多体动力学分析 在对臂架结构进行动力学分析与控制方法的研究时，过去大多将其作为多刚体系统来处理，而实际上，泵车的各节布料臂较长，工作过程中，臂架在油缸的冲击载荷作用下会发生振动，臂架的弹性变形较大，臂架机构振动位移对作业质量影响很大。因此，采用刚性模型来处理，会带来一定的偏差，影响控制精度。本文通过考虑臂架的弹性变形，将其作为柔性臂来处理，采用柔性多体系统动力学，建立了布料机构的动力学模型。 (2)臂架系统的控制方案设计 目前泵车的布料机构基本为由回转机构、多节臂杆、输送料管、液压缸和支撑连杆等部分组成的串联开链机构。尽管其具有机动、灵活、高效等特点，然而由于臂架系统属于轻质、大型、重载的柔性臂系统，大范围作业常需人工辅助操作，部件在驱动系统的激励下，运行时伴随管道内的流体输送，产生巨大的惯性力，使系统产生强烈的振动，影响布料臂系统姿态的稳定性及定向精度，并伴随着结构过早疲劳破坏。因此，臂架布料轨迹的控制显得十分必要。本文由此采用了PD控制的方法，设计了控制方案。 (3)臂架系统完备动力学建模 考虑到系统结构、驱动、控制各部分相互耦合的特性，采用了完备的动力学建模方法，获得系统的完备闭环方程，并采用MEBDFDAE求解器对四节臂臂架系统进行了数值仿真。