工业机器人是现代制造业重要的自动化装备。随着自动化控制和制造技术的发展,工业机器人的应用场合越来越多,对机器人运动的轨迹要求也越来越严格,除了更高的精度还需要更高的平滑性,以此降低对机器人的损坏程度。本文研究的主要内容是基于平滑性的工业机器人轨迹规划算法和程序实现。主要研究成果如下:首先,根据机器人连杆参数建立D-H模型,研究运动学和动力学原理,给出机器人的运动学和动力学方程的求解;根据机器人运动学逆解方程在Matlab上编写逆解程序,结合机器人工具箱Robotics Toolbox提供的正运动学和动力学函数,对机器人进行运动学和动力学仿真。其次,分别研究机器人关节空间和笛卡儿空间的轨迹规划,对实现关节空间和笛卡儿空间轨迹规划的平滑性的方法进行研究和分析;利用Matlab图形用户界面设计工具,结合机器人工具箱Robotics Toolbox的函数包以及所编写的轨迹规划算法程序,设计和开发了一个机器人运动仿真系统,创建机器人对象分别进行关节空间和轨迹规划的仿真和分析。最后,在传统的关节空间轨迹规划和笛卡儿空间轨迹规划方法的基础上,提出一种多约束条件下的轨迹规划迭代算法,这种算法能同时满足机器人在笛卡儿空间和关节空间的速度和加速度要求。该算法采用离散化的方法,让机器人每个运动周期在满足末端执行器在笛卡儿空间的路径约束、速度约束、加速度约束以及关节的速度和加速度约束的多约束条件下,尽可能以最大速度运动。然后在Matlab上编写该算法程序并进行仿真和分析。仿真结果表明,这种算法实现了机器人多约束条件下的轨迹规划平滑性,而且在满足约束条件下使机器人运动时间近似最优化。