随着城市建筑向高层的发展,高空作业和消防任务日益突出,高空作业车作为城市消防部门的必要消防工具也逐步向超高度方向发展。由于其作业高度的增加,整车采用臂架结构变得复杂,致使臂架展开运动和工作平台运动复杂。整车运动学分析是动力学分析的基础,本文就高空作业车的正逆运动学问题进行了研究,为整车的力学分析奠定基础。整车臂架运动包括臂架变幅运动和臂架伸缩运动,这两种运动的控制是通过驱动油缸伸缩运动完成,因此臂架运动控制需要求解油缸运动与臂架运动之间的映射关系。由于油缸驱动机构的复杂性,这种映射关系呈现非线性。现有文献对臂架的结构设计做了大量的研究工作,但没有讨论这种映射关系,也没有对臂架运动和控制进行研究。本文结合工程实际做了以下五方面的工作,实现了整车运动仿真和控制。1.分析了高空作业车臂架系统中三种变幅机构运动学：前置式八字形双油缸变幅机构、折叠臂架变幅机构、三铰点变幅机构。得到了油缸伸缩运动和臂架变幅运动之间的映射关系,实现了臂架变幅运动的控制。2.对于典型的八字型双油缸变幅机构,结合工程实际,充分考虑了安装误差和双油缸伸缩运动不协调对臂架变幅的影响,并进一步分析如何控制这些误差以降低这种不利影响。3.对工作平台运动进行逆向求解,得到符合实际的臂架运动参数,实现臂架自动展开功能。4.为提高工作平台运动的平稳性,本文采用一种加速度函数为组合正弦函数的轨迹规划方法,此方法不但可以降低速度和加速度的峰值,而且还可以减少运行时间,使工作平台运动平稳,避免振动和过冲现象,提高了作业效率。5.结合本文计算推导,开发了混合臂式高空作业车运动学仿真分析软件。应用分析软件对整车臂架的展开过程进行了仿真,分析结果验证了本文所提方法的有效性。通过对整车机构运动学研究,实现了油缸伸缩控制臂架展开运动的自动化操作,弥补传统的人工视觉反馈的控制操作的不足,提高了高空作业车的作业效率和精度。