全球自然灾害频发,救援任务具有时间紧、任务重和安全性要求高等特点;目前救援主要依靠人力和传统工程机械为主,救援效率低,亟需研制高灵活性、智能化的救援机器人。基于上述要求,针对国内某双臂救援机器人,本文对其双臂协调作业空间和末端属具快速更换装置进行了一系列研究。首先进行双臂救援机器人协调作业空间分析。基于Denavit-Hartenberg(D-H)参数表示法为机械臂连杆建立局部坐标系,建立机械臂的运动学方程,并采用蒙特卡洛法求解机械臂的作业空间,分析机器人双臂协调作业空间;结合双臂机器人工作特点与实际救援工况,分析双臂机器人救援模式,旨在为双臂协调救援空间评定建立理论基础。其次分析优化双臂救援机器人的机械臂机构。根据动态规划算法以及快速排序算法基本原理,提出动态快速排序优化算法;基于Matlab Robotics Toolbox工具箱,并采用Matlab中并行运算技术,完成优化算法的程序设计,并对优化对象进行机械臂机构尺寸优化。然后设计末端属具快速更换装置。快换装置由机械臂端与属具端两部分组成,其中包括初步锁紧、液压推送装置、容差对接接口、液压锁紧四个功能模块。针对容差对接接口,应用齐次坐标表示法进行空间几何条件分析,计算容差接口尺寸;应用摩擦自锁理论进行力学摩擦验证,证明设计的合理性。最后进行末端属具快速更换装置关键结构可靠性分析。基于应力-强度干涉理论,建立可靠度分析数学模型;运用APDL语言建立快换装置关键结构的参数化模型;充分考虑关键尺寸、弹性模量和载荷变量的随机性,利用ANSYS进行快换装置关键结构的可靠性分析。