冗余灵巧臂是一个高阶、非线性、高耦合度的系统,其运动规划是机器人领域的研究热点,主要包含了两方面的内容,一是逆运动学规划,即任务空间中描述的目标位姿与灵巧臂各关节的运动状态之间的关系,二是轨迹规划,即规划一条由初始状态到目标状态的运动轨迹。其难点在于其运动学方程是非线性方程,具有多重解性,冗余灵巧臂的逆运动学解具有无穷解性,而且轨迹规划过程中需要考虑碰撞检测等情况。本文以乒乓球仿人机器人为实验平台,研究了冗余灵巧臂的运动规划及其优化,重点对冗余灵巧臂的逆运动学规划方法进行了相关研究。本文主要的研究内容如下：1.提出了一种基于固定关节角的冗余灵巧臂逆运动学规划方法,并通过仿真和机器人实物实验验证了该方法的正确性。2.提出了一种选择合适关节角作为寻优变量的冗余灵巧臂的逆运动学解析解法,充分利用了冗余灵巧臂的冗余特性,提高了作业范围和作业成功率等性能,并扩展应用于腰部转动情况下冗余灵巧臂的逆运动学求解。3.改进了传统基于雅克比矩阵求解关节角速度的方法,使用灵巧臂的各个关节的限幅值来处理求解过程,提高了灵巧臂在运动过程中的舒适度。4.研究了关节空间中的矩形加速度函数轨迹规划方法,同时,提出了灵巧作业空间中的障碍物的建模方法和碰撞检测方法。