伴随着高级自动化课题中机器人技术的持续发展,机器人的应用越来越引人注目,其中的假肢机器人作为医疗机器人未来发展的研究方向之一,具有着重要的研究价值。这会给假肢机器人的发展带来很大的推动作用,同时也对假肢机器人的运动性能提出了更高的要求。对于假肢机器人的运动性能来说,其逆向运动学的求解与运动轨迹规划等问题就会显得尤为重要,它们将在很大程度上影响到假肢机器人的运动性能。本文就以上问题进行了研究分析,首先概述了课题的背景、研究意义以及上肢假肢的国内外研究现状,紧接着阐述了本文所要研究和分析的主要内容。其次,根据上肢假肢的结构,应用D-H法求解出上肢假肢的正向运动学方程,并通过Robotics Toolbox对其正确性进行了验证。之后针对上肢假肢逆向运动学的求解问题提出了一种遗传模拟退火算法,并通过具体的实例验证了该算法的有效性与可行性,相对于单纯的遗传算法而言,该算法能以较快的搜索速度求解出精度更高的解。再次,研究了上肢假肢的运动轨迹规划问题,共包含3个部分:(1)对假肢手抓的姿态进行了控制,能让假肢手抓在运动的过程中保持姿态的水平,以免在进行水杯这类物体的抓取和移动动作时将杯中的液体洒出。(2)对假肢手抓的路径进行了规划,所规划出的路径为带有圆弧过渡的直线路径。(3)通过分析与对比,确定采用基于五次非均匀B样条曲线的规划方法来对假肢的关节轨迹进行规划,所规划出的关节轨迹是连续而平滑的。最后,对上肢假肢的关节轨迹进行了最短时间优化。就此提出了一种混合粒子群遗传算法,之后对算法的稳定性进行了改进。优化结果表明:改进混合算法的优化效果明显,适用于本上肢假肢关节轨迹的时间最短优化问题。其中对约束的处理方法为具有多级惩罚的罚方法,可使寻优时间缩短。综上,为了使上肢假肢机器人的运动性能得到保证,如:运动的平稳性和运动的效率性,本文对其逆向运动学、运动轨迹规划等问题进行了研究分析,最终得到了满足约束、连续平滑且时间最优的关节轨迹。