随着工业机器人广泛应用于各自动化生产车间中,面向不同加工作业任务构建符合其要求的轨迹已成为机器人轨迹规划的刚需。针对机器人铣削等对轨迹稳定性有要求的加工作业任务,仅对空间点进行姿态优选无法提供刚度较优轨迹规划的指导;针对机器人喷绘等对轨迹光顺性有要求的加工作业任务,仅在笛卡尔空间进行圆弧平滑过渡,存在曲率突变,且忽略了关节空间的轨迹光顺处理;针对机器人焊点跳转等对轨迹节能性有要求的加工作业任务,只考虑两点间的能耗最优的轨迹规划无法解决多点跳转的总能耗最优问题。因此本文面向加工作业场景进行机器人轨迹规划关键技术研究,主要研究内容如下:以六自由度串联机器人为研究对象,介绍机器人轨迹规划相关模型。在对轨迹稳定性有要求的加工作业任务下,构建机器人静刚度模型并提出刚度性能评价指标;在对轨迹光顺性有要求的加工作业任务下,构建机器人样条曲线模型,将三次Cardinal样条和五次Cardinal样条分别用于笛卡尔空间和关节空间轨迹光顺处理;在对轨迹节能性有要求的加工作业任务下,构建机器人动力学模型求解关节驱动力矩。提出了基于刚度优选的机器人轨迹规划方法。首先通过机器人运动学逆解求得机器人固定位姿点的一组关节逆解,提出了基于刚度的逆解优选方法。然后针对空间点对加工姿态的约束,以基于刚度的逆解优选法为基础,提出了基于刚度的姿态优选方法。最后将基于刚度的逆解优选法和基于刚度的姿态优选法进行结合,提出机器人刚度优选的轨迹规划方法,并进行仿真验证。研究了连续轨迹光顺处理的机器人轨迹规划方法。针对空间连续直线段依次衔接构成的机器人轨迹,在笛卡尔空间层面,研究圆弧过渡和三次Cardinal样条曲线过渡,并针对圆弧过渡点曲率突变的问题,通过调节三次Cardinal样条曲线的形状因子避免了过渡点的曲率突变,保证了笛卡尔空间轨迹的光顺性;在关节空间层面,采用双形状因子的五次Cardinal样条曲线进行二次插补,结合笛卡尔空间光顺处理,进一步提高轨迹光顺性。最后,提出了基于点云跳转能耗优选的机器人轨迹规划方法。介绍了以能耗最优作为优化目标的空间点云序列跳转的问题模型,以及蚁群算法的基本模型及改进的蚁群算法。并对点云序列跳转过程中的机器人能耗情况进行了分析,并根据其能耗模型提出了基于改进蚁群算法的能耗最优点云序列跳转的目标函数及相关约束条件,最终得到优化后的点云序列跳转轨迹。