在现代制造业中,机器人得到越来越广泛的应用。随着制造业自动化进程的加快,机器人需要有更加灵活的工作方式以及更好的任务适应能力。传统机器人的构型在设计完成后就已经固定,只能被应用到其目标工作任务或相近的其他任务中,灵活性较差。但根据不同的工作需要去设计专门的机器人系统,不仅增加了生产成本,而且开发周期较长,不能满足工作环境快速变化的需求。因此为了克服传统机器人的这些限制条件,可重构模块化机器人应运而生,并且被快速应用到工业制造领域中。航空航天、汽车制造等领域中有很多需要机器人去操作柔性材料的场景,在机器人操作柔性负载的运动过程中,负载难免会发生振动,这大大降低了机器人对柔性负载的操作精度。本文以此为研究背景,开展了可重构机器人操作柔性负载的动力学建模工作,并在此基础上进行了机器人轨迹规划振动抑制研究。机器人操作柔性负载是一个非线性、强耦合的复杂系统,而可重构机器人操作柔性负载建模不仅具有传统机器人操作柔性负载系统建模的难点,还需要考虑机器人构型变化对模型的影响。本文首先提出了一种层序列数组并利用它对可重构机器人的构型进行数学描述,结合指数积公式实现可重构机器人运动学的自动生成;其次,采用变形旋量和模态坐标相结合的方式描述柔性负载的变形,得到负载上任意一点与其固定坐标的变换关系;最后,通过机器人末端夹具与柔性负载之间的关系确定负载上任意点在参考坐标系中的位置和速度。可重构机器人操作柔性负载动力学建模是研究负载振动的基础。本文利用拉格朗日方程建立可重构机器人操作柔性负载系统的动力学方程。文章首先在运动学的基础上研究了机器人系统的动能和势能,并将其带入到拉格朗日方程,得到机器人的动力学模型;其次,对柔性负载进行分析,求出其在参考坐标系中的动能和势能,并推导出其动力学方程;最后,利用机器人末端夹具与柔性负载之间的作用力关系建立整个系统的动力学模型。针对机器人在操作柔性负载运动过程中会产生振动,影响末端操作精度的问题,本文提出了基于粒子群算法的轨迹规划方法抑制负载末端振动。首先建立了负载振动的模态坐标与机器人的关节变量之间的关系式;其次,利用分段多项式插值方法对关节变量进行规划,间接的建立了优化目标(负载末端振动)与优化参数(多项式插值时间)之间的关系;最后,将振动抑制问题转换为插值时间的参数优化问题,并利用粒子群算法完成优化过程。最后以一个三自由度可重构模块化机器人操作柔性杆件的系统作为研究对象进行仿真计算及实验验证。仿真及实验结果证明了建模方法及轨迹规划方法的有效性。