油田抢喷机器人是在井喷发生后能够自动完成抢喷阀安装的机器人。井喷发生后应立即采取抢险措施,否则会对国家财产造成巨大的损失。而目前,井喷抢险任务主要由人来完成,其工作环境恶劣、危险。因此,研制出可以代替人完成井喷抢险任务的自动装备或机器人具有重要意义。本文研发的油田抢喷机器人针对修井过程中发生的井喷,其主要内容如下:根据井喷抢险任务要求提出油田抢喷机器人的结构方案。基于D-H矩阵法建立油田抢喷机器人的运动学模型,推导驱动关节与机器人末端的位置关系和速度关系。依据位置分析结果对机器人臂部连杆进行解耦优化,使得机器人末端位移与驱动关节位移呈比例关系,减小机械磨损,降低控制难度。基于拉格朗日法对油田抢喷机器人进行动力学分析,建立施加在驱动关节上的力或力矩与各关节之间运动关系的表达式。分别应用MATLAB和ADAMS对机器人进行动力学仿真分析,对比分析结果验证所推导动力学方程的正确性。搭建基于ADAMS与MATLAB的动力学联合仿真模型,研究随抢喷阀位置变化而变化的井喷冲击力对机器人驱动力的影响,为控制方案的设计和伺服电机的选取提供理论依据。为提高机器人在抢喷作业时的控制性能,将模糊控制思想与常规PID控制相结合,设计模糊PID控制器。利用MATLAB/Simulink建立机器人的控制模型,并与动力学仿真模型联合对机器人运动的平稳性及机器人的位置精度进行分析,验证模糊PID控制策略的可行性。