在实际作业中,由于机械臂的体积大、重量重的特点,其放置位置一旦选定就不再随意移动。机械臂的放置位置对机械臂的工作性能有重要影响,若放置不合理会导致任务点超出工作范围、到达奇异位姿、时间能量耗费过大等不良后果。因此,机械臂的放置规划问题尤为重要。本文研究的目标为根据设定的任务点,对机械臂运动轨迹进行规划,设定合理的约束条件,对空间中的障碍物进行碰撞检测,结合改进的粒子群算法,找到机械臂和任务的最优相对位置,使其能够高效率低能耗地完成特定任务。首先,基于旋量法建立几种典型机械臂的运动学模型,并进行正逆运动学分析计算。针对机械臂需要完成的任务进行笛卡尔空间轨迹规划,得到路径点后进行关节空间轨迹规划,保证各个关节的角度、角速度、角加速度变化连续平稳。其次,将规划过程的目标函数简化为三类约束条件,即物理约束、任务约束、避障约束。即:将关节的局限性、位姿奇异性、可操作度、是否可达等综合为物理约束条件;将任务完成过程中所需要的时间和消耗的能量归纳为任务约束;当环境中存在障碍物的情况下,如何布局使机械臂在完成任务的过程中不与障碍物发生碰撞,归纳成避障约束条件。最后,综合上述三类约束条件构建多目标优化函数,对粒子群算法进行了改进。应用改进后的粒子群算法,计算出机械臂和任务的相对位置关系,在robotstudio软件中进行仿真验证算法的正确性,在机械臂上进行了实体实验;并基于matlab软件制作GUI界面,便于用户使用。