机器人不仅是现代先进智能制造业的核心装备,同时也是人们日常生活中的重要辅助工具。其中,工业机器人主要应用于生产制造领域,而服务机器人则大多用于改善人们日常生活中的衣食住行,两者的技术水平体现了一个国家的科技创新力,同时也反应出一个国家的高端制造水平。本论文研究的主要内容是多关节串联机器人的逆运动学优化计算问题,在机器人学科领域,与之密切相关的技术问题包括:机械臂的轨迹规划技术,人机交互式操作控制技术,机械臂视觉伺服控制技术以及计算机虚拟现实技术等。本文的主要内容可概括如下:首先阐述了论文的选题背景和研究意义;介绍了用于求解串联机器人逆运动学问题的主要数值计算方法,着重介绍了使用导数信息的优化方法,神经网络方法及启发式优化方法在串联操作器逆运动学解计算中的应用。研究了串联机器人的结构参数建模问题,在此基础上,得到空间坐标系下机器人的位置和姿态矩阵,以及描述机器人运动关系的旋转变换矩阵。进一步的,建立了以位置和姿态误差量表示的关于n-关节串联机器人的逆运动学问题的目标函数。着重研究了一种启发式随机搜索优化算法——仿电磁机制算法在串联机器人逆运动学问题计算中的应用问题。首先简要介绍了仿电磁机制算法的基本原理,初步探讨了仿电磁机制算法的全局搜索能力及种群参数设置问题;设计了一种多种群并行协同搜索的改进仿电磁机制算法。最后,采用数值算例对两种算法的搜索性能进行了初步的测试。分析了串联机器人逆运动学问题与机器人执行器作业轨迹规划两者在技术上的关联性。根据机器人轨迹规划的特点,提出一种用于计算机器人逆运动学问题的快速混合仿电磁机制迭代方法。该方法不仅可以大大提高启发式优化方法的计算精度,并且非常适合于机器人轨迹规划问题的求解。在论文的结论与展望部分总结了论文的主要研究工作及创新点,同时提出了在相关技术领域有待进一步研究的方向与问题。