机器人作为一种先进的制造装备，已经被广泛应用于各个领域，在持续快速发展的现代工业中发挥着重要的作用。工业机器人是机器人家族中最重要的一部分，能够有效地提高劳动生产效率，实现整个生产过程的自动化，提高产品的质量，并且工业机器人能够在恶劣的环境下工作，完成人无法完成的任务。对工业机器人轨迹规划与优化的研究一直是机器人领域的研究热点。本文首先概述了本课题的研究背景和研究意义，以及国内外的研究和应用现状，并分析了工业机器人的发展趋势。然后对使用形式最广泛的六自由度串联机器人的运动学进行了分析，以实验室现有的六自由度串联机器人DENSO VP6242G为对象，采用D-H参数描述方法建立了其连杆坐标系，得到其相邻连杆之间的齐次变换矩阵，进而计算得到其运动学方程。由于DENSO VP6242G在结构上满足Pieper准则，因此，采用封闭解法求解其逆运动学解，为轨迹规划的研究打下了理论基础。其次，分别建立了任务空间和关节空间平滑轨迹的构造方法。推导了任务空间直线和圆弧轨迹的构造方法，采用三次样条插值任务空间样条轨迹；采用四元数球面插值方法规划姿态的平滑轨迹，保证了三维旋转的连续性。基于关节运动对平滑性的要求，采用B样条曲线插值关节空间位置-时间节点序列，得到了速度、加速度和二阶加速度均连续的关节轨迹，且起始和终止位置的速度、加速度和二阶加速度可以配置。为了能够提高机器人的生产效率，研究了时间最优轨迹规划问题。将运动学约束转化为对关节空间B样条轨迹曲线控制顶点的约束，采用信赖域算法求解时间最优节点向量，得到了时间最优轨迹。该套任务空间和关节空间轨迹规划与优化算法为机器人的快速、平滑运动奠定了基础。最后，以二自由度并联机器人为实验对象，采用机器视觉+工控机+NI RIO7842板卡的方式搭建控制平台，通过加入视觉传感器，实现自主示教方式的机器人轨迹规划，这也是机器人轨迹规划未来的发展方向。在分析了二自由度并联机器人运动学的前提下，针对视觉实时引导的特点以及关节空间轨迹对平滑性的要求，提出了一种关节空间动态B样条轨迹规划方法，得到了随视觉引导而不断延长的关节空间B样条轨迹，即符合实时引导的特点，也保证了关节轨迹的平滑性,提高了轨迹跟踪精度。实验结果验证了其有效性。