随着我国对海洋能源的开发,海洋平台等装备对钢的使用量逐渐增多,由此带来的对大型构件的喷砂处理需求越来越多。依靠人工进行喷砂作业,操作者处于粉尘和噪音的环境中,不仅容易对操作者健康造成损害,且有劳动强度大、效率低等缺点,将机器人技术应用于喷砂作业中,降低操作人员在喷砂作业中的风险,同时提高喷砂作业效率。因此,研究适用于大型钢结构件的喷砂机器人具有重要的实用价值和经济价值。本文通过研究喷砂机器人、主从控制机器人的研究现状,针对海洋平台大型构件表面的喷砂作业要求,提出了一种直角坐标系喷砂机器人,结合串联机械臂实现机器人末端姿态调整;分别对喷砂机械臂以及行走机构进行详细结构设计及关键部分的强度校核,并对结构设计中的关键零部件进行设计;利用ANSYS Workbench对喷砂机械臂进行模态仿真分析,验证结构设计合理性。使用标准D-H法建立喷砂机器人运动学模型,使用一组欧拉角完成对机器人的末端姿态描述,并通过MATLAB机器人工具箱仿真验证喷砂机器人运动学模型的正确性;使用拉格朗日法完成对喷砂机器人的动力学建模分析,并通过Simscape动力学模型验证喷砂机器人动力学模型的正确性以及关节设计合理性;使用图解法及蒙特卡洛法对喷砂机械臂的工作空间进行求解;基于喷砂机器人的运动学模型,分析喷砂机器人的末端定位误差。针对喷砂作业需求,对喷砂机器人控制系统进行设计,确定喷砂机器人主从控制系统方案以及针对水平面的离线编程喷砂路径规划方案;对喷砂机器人控制系统中所涉及到的关键元器件进行选型,并确定操纵杆与喷砂机器人之间的主从映射关系;结合喷砂机器人动力学仿真模型,建立基于Simscape的喷砂机器人机电一体化仿真模型,引入前馈控制技术,通过仿真确定各关节控制参数,为下一步实验中控制系统参数调节提供一定的基础。基于Lab VIEW开发喷砂机器人控制软件,并研制喷砂机器人样机,在负载情况下基于控制系统仿真所得参数调节机器人各关节控制参数,并进行喷砂机器人主从跟踪性能实验,验证主从控制系统的可行性;对喷砂机器人进行主从喷砂实验以及水平面的自动喷砂实验,验证喷砂机器人设计的合理性。