近年来,随着工业4.0及中国制造2025等概念的持续推进,中国工业机器人产业得到了较好的发展。国产工业机器人的市场份额从最早的被国外品牌垄断,到现在能在国内市场占有超过30%的市场份额。与之相应的,人们对于工业机器人的作业也要求控制更加精细、运动更加稳定,可以实现指定路径的轨迹规划。紧跟时代潮流,本文以kuka生产的Youbot为实验平台,着重研究了机械臂的轨迹规划问题,目的是对youbot规划出一条最少摩擦力做功的运动轨迹。本课题针对该机械臂的各项参数建立了正、逆运动学模型,并对各个关节角度进行了求解,接着介绍了关节空间和笛卡尔空间中适用于不同场景的常见几种轨迹规划算法。最后在笛卡尔空间规划过程中通过添加重心变化最小约束,对空间圆弧轨迹插值算法进行优化,最终规划出一条最优能量的运动轨迹。深入探讨了在笛卡尔空间轨迹规。在圆弧轨迹规划的基础上,提出了一种重心优化圆弧轨迹规划算法。首先根据给定条件(如空间中不共线三点),通过三个面交点为圆心,已知点与圆心距离为半径确定圆弧轨迹方程。其次在对圆弧轨迹进行插值计算时,利用归一化因子λ对轨迹进行归一化处理,通过判断λ是否为1确定插补过程是否结束。当对某个具体插值点进行运动学逆解时,添加重心变化约束,通过重心计算公式得到的多个解对应的连杆重心变化,通过连续的对重心变化小的解进行选择,以此对逆解进行选择,最终输出得到的优化解控制机械臂进行运动,达到对整个空间圆弧轨迹规划进行优化,最终得到一条重心变化量最小的运动路径。在课题的最后,对youbot机械臂在Movelt!工具中对空间圆弧插值优化算法进行了实验仿真,验证了优化算法的较好性能,有效的减小了摩擦力做功,提高了能量利用率,延长了机械臂寿命。