在当今21世纪,机器人产品得到了更大的普及,其性能的提高对社会的发展有着巨大的推动作用,也引起越来越多的科研机构对机器人技术进行创新和改造。本论文根据项目需求,在课题组已经研发的基于嵌入式平台的六自由度工业机器人控制器基础上,为满足实际应用中的操作要求,进一步提高机器人焊接过程的平滑性、稳定性以及精确性,对运动学和动力学中的一些关键技术进行了分析和研究。正、逆运动学的求解是机器人轨迹规划的基础,本文首先采用标准D-H法对六自由度关节机器人的机构和运动学进行分析,推导出正逆运动学变换的公式。机器末端的轨迹是由关节轴的各电机协调运动实现的,如果关节的运动轨迹与速度曲线不平滑,将会给机器人带来抖动和噪声等系列问题,从而影响机器人的使用寿命,本文研究了轨迹规划曲线特性的主要指标,指出了轨迹规划曲线的高阶导数要连续,同时要保证使规划出的曲线不仅要位移、速度、加速度连续,而且还需尽可能使得加加速度连续。机器人的末端轨迹最终需要转换到关节空间进行,在机器人的轨迹规划中,对曲线的插补操作是难点与核心问题,同时也是国外各大公司重点保密的技术,插补算法的稳定性和算法优劣直接关系到机器人操作的好坏,因此对插补算法的研究是机器人研究工作中不可回避的问题。本文提出了一种插补前加减速控制方法,首先规划出一种笛卡尔空间的S型加减速曲线进行速度控制,发挥插补前加减速控制位置精确的优势,然后根据速度和插补周期在S型曲线上选取各个插补中间节点并将各个节点位置转换到机器人各个关节需要达到的角度,最后在关节空间对各个关节角度采用连续性好、精度高的三次B样条进行轨迹拟合,以满足机器人的高性能的速度控制要求。机器人系统是一个高度复杂、强耦合的非线性系统,在机器人建模时总是存在误差、各种扰动和一些未知参数等不确定性,运动时机器人系统惯量会随着姿态的改变而改变。由于多关节刚性机器人模型结构的复杂性,使其在复杂的条件下的高速、高精度稳定控制存在许多有待解决的问题。本文提出一种不确定性工业机器人轨迹跟踪控制的自适应滑模算法,利用滑模算法较强的鲁棒性提高系统对摩擦﹑负载变化及参数摄动等不确定非线性因素的抗干扰能力,并针对变结构控制以高频抖振换取系统对不确定因素不变性的固有缺点,采用自适应算法调整机器人系统的未知参数,再结合模糊控制系统对任意连续函数精确逼近能力,可以实现对滑模控制中增益切换的自适应逼近,从而消除抖振达到平稳精确运行的目的。机器人系统不确定死区的存在给高精度的控制造成了误差,本文针对机器人系统中的未知死区,采用自适应策略在线辨识系统参数和死区宽度,并采用模糊死区补偿策略对死区加以补偿,同时对于机器人系统中外部的不确定性干