随着机械臂应用场景向多样化、复杂化方向发展,工业机械臂控制要求逐渐提高。由于机械臂工作空间复杂多变且存在不规则动态障碍物,机械臂任务作业执行存在干扰。针对上述问题,本文研究了动态障碍物场景下的机械臂路径规划和轨迹规划问题。主要研究内容如下:（1）针对机械臂逆运动学求解过程复杂、解不唯一的问题,提出一种基于正余弦函数的改进粒子群算法。通过在粒子群算法中加入正余弦函数设计逆运动学求解方案。由于粒子群算法具有全局搜索和迭代优化的特点,故根据机械臂末端执行器与基坐标系的变换矩阵建立的逆运动学求解方法简单有效。设计多目标优化函数作为求解算法的适应度函数,保证逆运动学解的唯一性。最后利用数值仿真验证了算法的有效性。（2）针对机械臂动态工作空间路径规划问题,提出一种基于改进逆向快速扩展随机树的动态避障路径规划算法。通过环境检测周期和运动规划周期交替策略,机械臂在动态工作环境中实时调整运动路径。在运动规划周期中,通过从目标点向当前路径点逆向规划新路径达到避障要求。在快速扩展随机树算法中加入引力思想和动态步长调整,使得机械臂在工作空间中快速搜索无碰撞路径。仿真结果表明该算法的有效性。（3）针对机械臂运动局部避障问题,给出一种基于遗传算法的多目标轨迹规划方法。利用三次样条插值函数连接离散路径点,达到运动轨迹平滑要求。机械臂避障策略采用了中间点插值方法,并利用遗传算法优化两个中间插值点调整局部运动轨迹。设计多目标适应度函数作为优化目标,解决机械臂运动轨迹性能优化问题。最后给出机械臂仿真验证算法的有效性。