随着机器人技术的发展,各种各样的机器人被开发出来以满足各个行业的需求,其中移动机器人成为机器人学发展中的一个重要分支。移动机械手(mobile manipulator),就是移动机器人的一种,由于移动机械手拥有几乎无限大的操作空间和高度的运动冗余性,并同时具有移动和操作功能,这使它优于移动机器人和传统的机械手,因此具有广阔的应用前景,但由于结构复杂、强耦合、非线性、非完整性等问题的存在,使得对移动机械手的研究具有相当的挑战性。本文在国家863项目“危险化学反应器泄漏检测与修补移动机械手系统”(2003AA421040)的支持下,以Hebut-Ⅱ型移动机械手为研究对象,对移动机械手系统的运动学进行了分析和研究,并对移动机械手的动力学问题进行了初步的探讨,主要研究内容如下:首先,介绍了移动机械手的硬件体系,其中包括移动载体、五自由度机械手,视觉CCD传感器、超声传感器和无线通讯模块等。其中CCD摄像机提取图像实现移动载体的路径跟踪,超声传感器实现避障,无线通讯模块实现远程控制。其次,在分析移动机械手运动特性的基础上,分别分析了移动载体和机械手各自的运动学模型,进而建立了移动机械手系统的运动学模型,采用Denavit-Hartenberg法对移动机械手的运动学正逆问题进行研究,在逆运动学的计算的过程中,可以发现本系统存在着耦合。并利用MATLAB软件擅长数值计算、能处理大量的数据、绘图功能强的特点,编制了五自由度机械手的运动学仿真程序,证明了系统运动学的正确性和可靠性。最后,利用基于能量的Lagrange动力学方法建立了统一的移动机械手动力学模型,其中还包含了移动载体的非完整约束。并在此基础之上,分别得出了移动载体和机械手各自的子动力学模型,为移动机械手的协调控制奠定了基础。