人口老龄化是目前困扰着世界上许多国家的社会问题,未来30年,60岁以上人口将持续快速增长。护理人员的缺乏、养老设施的不足,使家庭养老将成为我国主要的养老形式。帮助老年人及残障人士生活上自立,是实现家庭养老的重要保证。本课题开发一款基于轮椅的绳驱动机械臂,可以帮助老年人或者身体不自由的人,借助机器手臂完成一定的日常操作,提高他们的生活质量,减轻社会养老保障和养老服务的负担,研究具有重要的社会意义。本研究首先在总结国内外轮椅机械臂发展现状的基础上,完成绳驱动机械臂整体优化设计。提出了一种多用型机械手的末端结构,丰富了末端操作器的抓取功能;采用欠驱动指节,改善末端操作器的抓取性能。使机械手除了能够完成一般夹持抓握动作外,还能够完成拾取纸张、操作按键、抓取小药片等细微动作。接着,对基于轮椅的机械臂系统进行运动学分析,讨论了机械臂的可操作性,提出了基于任务分解和速度分配的机器人运动规划方法:针对不同的控制目标,将控制任务按照优先顺序分解成若干项子任务,进行分别的控制;根据电机的驱动能力和任务优先顺序,确定各项子任务的速度分配,使机器人处于奇异姿态或在其附近,灵活性降低的情况下,机器人也能够协调运动,保证重要控制目标,避免由于速度突变造成的机器人末端误差过大和控制系统不稳定的现象发生。为克服机器人在奇异点附近的运动障碍提供了有效技术途径。在以上研究基础上,基于DSP+FPGA的控制平台,拓展电路板的接口,完成机械臂的硬件电路搭接和嵌入式代码编程;针对机械臂的控制需求,使用一款无线串口手柄控制机械臂,并完成控制平台的综合调试。最后,通过试验验证了基于轮椅的绳驱动机械臂结构上的合理性、控制系统的可靠性和运动规划算法的正确性。