随着机器人的应用越来越广泛,机械手作为机器人的重要组成部分,面临的操作任务也越来越复杂。无论是在工业方面,还是在日常生活中,传统的机械手大多是对静态的目标进行操作,对于一些移动的目标,机械手的执行能力还相对较弱。研究机械手目标跟踪运动规划方法不仅可以提高机械手对移动目标的作业能力,而且可以拓展机械手的应用环境、使机械手更加智能。因此研究机械手目标跟踪运动规划方法具有重要研究意义以及实际价值,也逐渐成为人工智能领域的研究热点之一。由于机械手开发工作比较复杂,而ROS（Robot Operating System,机器人开源操作系统）提供的许多功能包和驱动支持,使得开发相对简单,能够快速实践自己的算法,节约了大量成本,所以本文基于ROS搭建跟踪机械手的软件及仿真平台。本文针对机械手目标跟踪运动规划方法,主要进行以下研究:研究跟踪机械手系统的总体方案,建立动力学及运动学模型。针对跟踪任务的工作特点分析确定跟踪机械手的结构形式,合理分配自由度;针对跟踪任务对机械手运动控制精度要求高的问题,对比分析不同驱动方式的特点,选择合适的关节驱动器。为了确定机械手末端的运动状态、为其运动规划及控制奠定基础,求解正、逆运动学方程,建立机械手的动力学模型,并利用机械手特殊姿态时的关节角、位置信息,验证模型的可靠性。研究跟踪机械手系统的软件设计,建立仿真实验平台。针对独立设计机械手软件困难大,调试麻烦的问题,采用ROS机器人开发平台完成软件的设计,节省成本。针对跟踪任务中上位机与机械手之间通信复杂、控制命令容易报错的问题,利用ROS的通讯机制统一各接口之间的定义,实现各功能节点之间的数据传输;利用ROS中的开发工具进行运动配置,简化控制系统软件的设计。针对软件中可视化模型的可靠性问题,采用ROS中的工具求解末端在基坐标系下的位姿,并与由正、逆运动方程求解出的结果进行了对比。为了快速验证方法的可行性,建立跟踪机械手的仿真实验平台。研究机械手目标跟踪运动规划方法,进行仿真实验。针对传统跟踪方法实时性差、连续跟踪中误差大的问题,提出一种基于位置及速度规划的方法,使机械手能实时完成对移动目标的连续跟踪任务。针对跟踪过程中机械手关节轨迹不平滑的问题,采用基于五次样条的方法,使关节的运动更平稳。针对仿真实验平台的可靠性问题,通过编写程序实现机械手的正向、逆向运动,将运动结果与通过运动学方程求解出的结果对比。针对多目标连续运动过程中的停顿问题,对规划好的关节轨迹重定义,使机械手能够无间断的连续运动。针对所提出的方法的可行性问题,设计仿真实验,对比移动目标与末端的位置变化,检验机械手的实时跟踪效果。研究检验基于位置及速度规划方法在实际应用中的效果,进行机械手目标跟踪实际实验。针对如何迅速获取移动目标的运动信息的问题,通过ROS平台建立基于视觉的目标跟踪节点,求解得到移动目标的运动信息,并将其发送到机械手系统,使其跟踪移动目标的运动轨迹。针对机械手实际运动能否达到任务要求的问题,通过机械手的正、逆方向的运动检验机械手的运动性能。针对所提出的方法在实际应用中的可行性问题,将末端的运动轨迹与视觉系统所获取到的目标轨迹进行对比,评估机械手的跟踪情况,检验本文所提出的目标跟踪运动规划方法在实际应用中的效果。