随着云计算、大数据、人工智能等高新技术的进步,警用巡逻机器人在公共安全的方向上得到了较多的应用,并取得了良好的成绩。由巡逻机器人执行巡逻任务,可以实现通过机器人掌握监管对象的作息与日常活动情况、及时处理异常情况与隐患、对异常情况的细节进行记录和上报、为危险犯人提供日常用品,可以降低狱警的危险性,减轻巡逻狱警的工作压力,提高监管场所的管理水平,因此开发巡逻机器人具有十分重要的意义。本文依托国家重点研发计划“主动防控型警用机器人关键技术研究与应用示范”重点专项,研究了巡逻机器人中的移动机械臂操作控制方法,设计并实现了移动机械臂控制系统,该系统可以在机器人执行巡逻工作时有效的完成物品抓取与递送任务。具体的研究内容如下:首先,针对移动机械臂采用标准D-H方法进行运动学建模,研究了机械臂正逆运动学问题,采用蒙特卡洛法确定了移动机械臂可达工作空间,得到了移动机械臂的雅克比矩阵并进行了奇异性分析。其次,对比研究了移动机械臂运动规划的一般方法:三次多项式和五次多项式插值算法。仿真分析得出结论,三次多项式计算时间较短,但不能控制角加速度连续;五次多项式运算时间较长,但能控制角加速度的连续性,延长电机使用寿命,最终选用五次多项式插值算法作为关节空间的轨迹规划算法。然后在操作空间中对移动机械臂进行了直线运动规划,采用了五次多项式插值算法和姿态规划算法,并进行了操作空间的仿真实验。接下来完成了移动机械臂控制系统的设计,包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计包含模块化关节的选型、工控机的选型等。软件设计主要阐述了系统设计和模块化分处理。模块主要包括了比如状态机,通信,驱动等。最后进行了运动学的仿真与验证实验和样机平台针对典型物品的抓取实验,验证了本文提出的控制系统的有效性。