当今时代,互联网、人工智能、大数据等新技术的应用无处不在,这些技术不仅在深刻影响着与改变着人们的生活和作业方式,也在重塑着产业的发展形态与逻辑。智能制造在各行各业中所占的比例越来越重,传统的船舶制造工业也逐渐向智能制造所转变。机械臂作为机器人的一种,对于船厂实现船舶的智能制造起到了中流砥柱的作用。在船舶表面作业的机械臂种类很多,比如喷涂机械臂、焊接机械臂、除锈机械臂等等,机械臂快速、灵活、精准的作业特点十分符合船舶制造的需要。因此对于船用机械臂的研究变得越来越重要。本文将结合现阶段机械臂的发展状态,设计能在船舶表面作业的并且可在实验室试验研究的六自由度机械臂。首先根据机械臂的结构特点,本文设计了六自由度机械臂,并利用D-H参数法对所设计机械臂进行建模与分析。并且对所设计的机械臂正逆运动学分别作了研究,给出了正逆运动学公式,为以后机械臂的轨迹规划提供了理论基础。同时,在matlab软件中进行了测试与验证。然后,针对所设计的机械臂,从关节空间与笛卡尔空间两种轨迹规划方法出发,分别编写了相应的算法并进行了仿真模拟。为实现机械臂在船厂中不同的作业任务所需的不同的轨迹规划提供了技术支持,同时也给出了不同作业任务对应不同算法的建议。最后,为解决机械臂在船厂复杂多变的工作环境中作业时产生的作业误差,设计了一种控制系统,在传统的PID控制基础上引入模糊控制理论。对于PID控制确定给出了快速选取其参数的办法,对于模糊控制制定了相应的模糊规则,基于上述两种方法的结合,最终实现了机械臂在船厂中精准作业的需求。综上所述,本文从机械臂的结构设计出发,以仿真模型为基础,实现了机械臂的正逆运动学求解、轨迹规划与精准控制。为实验室机械臂理论研究提供了技术支撑,同时也为我国船舶智能制造事业的发展提供了参考。