机器人广泛应用于工业制造、航天、医疗领域。相对于传统的非冗余机器人,冗余机器人具有更好的灵活性,能够与人进行交互,在非结构化的环境中完成复杂的任务。为了充分地利用机器人的冗余度,需要对任务进行插入和移除,这会引起关节速度出现不连续现象。此外,冗余机器人的自运动特性使机器人会出现关节自运动不稳定现象。针对上述两个问题,本文建立了冗余机器人运动学模型,并分别在机器人运动学一阶运动学层次和二阶运动学层次对冗余自由度机器人关节轨迹运动学控制方法进行了研究。建立了机器人的运动学模型。以六自由度空间机器人和六自由度平面机器人为例,采用改进的D-H参数方法建立了机器人的连杆坐标系,确定了机器人的D-H参数,求解得到了机器人的正向运动学方程,通过采用矢量积法和微分法求解得到了机器人的雅克比矩阵,并分别给出了基于伪逆零空间、加权伪逆零空间、最小零空间的关节速度解,为之后关节轨迹运动学控制方法仿真验证提供了模型基础。构建了连续迭代投影多任务优先级方法。针对进行插入和移除任务状态切换时,采用传统多任务优先级方法出现关节速度不连续的问题。根据连续迭代投影原理,将连续迭代投影算子与传统增广投影算子进行了理论分析和对比。构建了连续迭代投影多任务优先级方法,并对该方法任务优先级的有效性进行了验证。基于李雅普诺夫理论,证明了所构建连续迭代投影多任务优先级方法的稳定性。进一步通过MATLAB仿真对比验证了该方法能够保证任务状态切换时关节速度的连续性,并能够充分地将冗余度用于完成低优先级的任务。完成了冗余机器人关节自运动机理与控制方法的研究。针对冗余机器人在二阶运动学层次出现的关节自运动不稳定问题,进行了充分调研和研究。从冗余机器人关节加速度不同分量角度,对出现关节自运动不稳定的原因进行了分析。介绍了基于伪逆零空间的零空间阻尼方法和零空间动态反馈控制方法,基于加权零空间的动态钳位加权最小范数方法和最小速度范数平衡方法,基于最小零空间的最小零空间动态反馈方法,并详细地对各个方法处理关节自运动不稳定现象的机理进行了说明。通过MATLAB对处理关节自运动不稳定的控制方法进行了仿真验证。并进一步结合理论分析和仿真结果,对不同方法的效果从多个方面进行了比较和讨论。