随着社会的发展,世界各国的人口老龄化问题日益严重,而由于各种疾病或事故造成的肢体残疾,丧失基本的独立生活能力的残疾人数量也在不断增加,因此,老年人和残疾人的人口数量越来越多,对他们的护理工作给家庭和社会都造成了巨大的负担。同时伴随着科技的进步,关于助老助残机器人技术方面的研究也日渐突出,并且也越来越多样化和智能化。本文针对老年人和残疾人中肢体残疾程度较高的人群,研究设计了一种轮椅机械手控制系统,能够辅助他们完成日常生活中简单的任务操作,达到帮助他们提高自理能力的目的。首先,研究设计了一种绳传动机械臂的结构并安装在轮椅移动平台上,完成轮椅机械手结构的搭建。通过对套索式柔性绳传动方式的研究,设计了机械臂的关节结构和对应的驱动机构,这使得机械臂关节的驱动电机可以在臂体之外利用绳传动的原理实现驱动动力的传递,从而大大减轻了机械臂的自身重量,增加了操作的灵活性。然后,根据轮椅机械手系统的结构形式进行运动学建模分析。考虑到轮椅机械手系统在结构上的运动特性,基于旋量理论对轮椅机械手系统建立统一的运动学模型,并完成轮椅机械手的正逆运动学的建模和求解;同时针对轮椅机械手的结构推导对应的雅克比矩阵,针对机械臂的结构进行运动学的仿真和工作空间的分析,为轮椅机械手的运动控制奠定基础。其次,针对轮椅机械手系统的目标任务,研究设计轮椅机械手对应的运动控制系统,主要由上位机、控制器、驱动器等硬件以及开发的控制程序等软件组成。轮椅机械手系统通过将人体生物视觉与机器视觉进行结合完成对空间目标物体的发现识别与定位,进而实现对轮椅机械手进行目标操作任务的运动控制;并且基于程序开发环境Qt Creator和LabVIEW研究设计轮椅机械手的控制系统,同时制定控制结构层级之间的通信协议,实现控制数据的通讯传输,从而完成对轮椅机械手系统的整体运动控制。最后,根据研究设计的轮椅机械手系统完成实验验证与分析。通过设计针对轮椅机械手系统结构的实验以及针对轮椅机械手机器视觉系统的目标定位操作过程和人机交互系统运动控制过程的实验,对轮椅机械手控制系统的综合性能进行相应的实验验证。实验结果表明轮椅机械手能够完成目标操作的要求,可以实现助老助残的任务功能。