随着我国制造业自动化程度的提高，未来大量的体力和重复性劳动将由工业机器人替代，制造业对工业机器人的需求日益增大。工业机器人在执行任务时，要保证末端执行器的位置和姿态满足任务要求，因此关于位姿规划的研究能够提高工业机器人末端执行器的运动精度。本文以六轴机器人末端关节坐标系的位姿规划作为研究内容，并将研究的成果在LinuxCNC上实现。
　　首先，为了描述末端关节坐标系位姿与机器人关节角的运动关系，本文采用D-H方法建立六轴机器人的运动学模型。在逆运动学的求解上，使用位姿分离的方法简化计算，并用四元数求解最后三个关节角。
　　其次，加工复杂曲线时常以NURBS作为末端执行器位置运动轨迹的表达式，曲线轮廓的平滑程度受插补参数的影响。为了提高插补参数的计算效率，本文提出了一种插补参数的迭代算法；为了降低位置运动时的插补误差，本文通过控制插补速度来控制插补步长，提出了一种使用预插补识别曲线轮廓特征的速度规划算法，通过识别减速点和曲率频繁变化的曲线控制进给速度，从而有效地降低插补过程中产生的弓高误差。
　　再次，四元数作为一种描述刚体姿态的有效方法，缺少直观性，难以被工程人员理解，所以本文用球极投影讨论了虚四元数旋转的可视化问题。针对等参数插补在姿态运动的起始点、姿态过渡点和终止点处存在角速度突变的问题，本文采用迭代法，以角速度为依据计算插补参数，避免了角速度突变。由于姿态运动需要与位置运动在时间上同步，所以提出了一种位姿协同的角速度规划算法，能够使机器人在时间约束的条件下完成姿态运动。
　　最后，LinuxCNC作为开源的数控软件，有利于工程人员进行二次开发从而满足特定的生产需求。本文首先介绍了以LinuxCNC为核心的机器人控制系统，并根据LinuxCNC编程思想编写程序，将上述算法在LinuxCNC上实现并进行实验。为了让实验的过程更直观，建立了机器人的3D仿真模型和控制界面。实验结果表明，3D模型能够按照指令完成期望的位置和姿态运动，证明了本文位姿规划算法的有效性。