随着几十年来我国经济的高速发展,人们越来越重视食品安全问题。在食品卫生监督检验中,检测样品中的菌落总数可以反映出样品的污染程度或安全性。目前在检疫检测领域中迫切需要一种将细菌培养和菌落计数功能结合的实验室设备,通过智能系统使机器人来代替人进行细菌的培养和计数等工作,将实验室人员从重复低效的劳动中解放出来,提高工作效率。本文以实验室自主研发的全自动菌落培养计数工作站中的培养皿抓取机械臂为研究对象,研究了其基于改进RRT算法的无碰撞路径规划算法和基于灰狼优化的时间最优轨迹规划算法。文中概述了全自动菌落培养计数工作站的设计方案,明确培养皿抓取机械臂的工作任务。讲解了运动学的基本原理,使用MOD-DH法来建立培养皿抓取机械臂的数学模型。利用齐次变换矩阵推导机械臂的正运动学方程,将空间投影法和ZYZ欧拉角解法结合起来求解机械臂逆运动学问题。在MATLAB中验证机械臂正逆运动学方程的正确性,使用Monte Carlo方法计算机械臂的工作空间。针对培养皿抓取机械臂在路径规划中与培养仓障碍物的碰撞检测问题,首先对机械臂的碰撞可能性进行分析,选用基于层次包围盒的碰撞检测算法来检测机械臂与障碍物的碰撞,提高算法效率。为培养皿抓取机械臂的无碰撞工作任务路径规划提供依据。针对培养皿抓取机械臂无碰撞工作路径规划问题,选用RRT算法来规划培养皿抓取机械臂的路径,并针对传统RRT算法在路径规划中的不足之处,引入目标偏置采样函数和路径评价函数,提高路径规划性能。使用MATLAB对机械臂进行有姿态约束的路径规划仿真,仿真结果证明了改进RRT算法在培养皿抓取机械臂路径规划中使用的可行性。针对培养皿抓取机械臂避障路径点的轨迹规划问题,提出了一种基于灰狼优化算法的时间最优三次B样条轨迹规划方法,运用灰狼优化算法对每段时间间隔进行优化。使用MATLAB对培养皿抓取机械臂各关节的最优时间轨迹规划进行仿真,仿真结果证明了该轨迹优化方法在培养皿抓取机械臂轨迹规划中的有效性。