在信息化、智能化迅速发展的今天,人们越来越希望机器人能够代替人完成各种工作。移动机械臂具有功能多、作业空间大的优点,故被广泛地应用于工业、服务、特种、军事和航天等领域。随着移动机械臂应用领域的拓宽,其面临的操作环境日益复杂化,故非结构环境下移动机械臂自主抓取系统逐渐成为研究的热点。本文主要研究内容如下:(1)分析了国内外移动机械臂自主抓取系统的研究现状,总结了该类系统研发的若干关键技术。设计了五自由度机械臂,搭建了机械臂的硬件系统架构。对机械臂硬件系统中的关节电机、编码器、遥控手柄、工控机、底层控制器、摄像头、人机交互模块和供电模块等进行设计选型和测试。最后,搭建了移动机械臂总体的控制系统和软件系统架构,并将ROS和其它设备的连接进行了配置。(2)首先利用D-H参数法对机械臂的正、逆运动学问题进行求解;然后基于所得的正运动学方程对机械臂的工作空间进行了分析;求取了逆运动学的解析解,最后对机械臂的运动学和动力学进行了仿真分析。(3)首先搭建了自主抓取系统软件系统架构,建立了机械臂的参数服务器;然后研究了基于随机采样的关节空间运动轨迹算法,配置了机械臂封闭解的运动学解算器;最后设计了关节控制器以控制机械臂,通过仿真实验验证了封闭解的可靠性。(4)首先,利用双目相机模块进行了目标检测和位置计算,利用颜色特征对目标物进行了检测,基于半全局匹配得出左右图像的视差;然后,利用最小二乘法完成了相机坐标系与机器人坐标系间的手眼标定;最后,通过物体在线识别抓取实验,验证了移动机器人目标检测和自主抓取功能的可行性与正确性。(5)提出了集自主导航、物体识别与自主抓取于一体的任务规划系统,构建了任务系统的行为树;设计了视觉功能与抓取功能的Action类型和任务规划接口;通过搭建真实场景,对任务规划系统进行了实物测试。从而进一步验证了自主抓取系统的可靠性。