随着工业机器人应用于越来越多的工业生产领域,实际生产对工业机器人的能耗与工作效率也提出了越来越高的要求,对此,本文主要进行了以下方面的内容研究:本文从能耗及时间优化角度对工业机器人轨迹规划进行相应研究,从建立能耗及时间优化综合模型的角度考虑将轨迹规划划分为两大部分,分别从整体路径始末状态角度考虑使整条路径运动达到能耗最优,从细节规划插补角度优选出时间效率最高的组合插补规划方式,并应用免疫算进进行进一步时间优化,最终对以上两部分研究内容整合建立能耗与时间优化综合评估轨迹规划模型。提出了基于能耗最优的工业机器人逆解方法。根据牛顿欧拉法并结合各关节摩擦力模型建立机器人关节能耗模型,并针对离散关键点的求解组合问题进行能耗模型的简化,化微观路径能耗模型为整体过程能耗模型。利用机器人对同一空间可达点有多组不同逆解的特点,对空间关键点处不同逆解进行组合进行能耗求解,并引入免疫克隆算法以路径能耗情况为目标函数进行最优求解,最终得到能耗最优逆解组合。研究了基于内插法的时间最优机器人运动规划方法。根据任务空间规划以及关节空间规划各自特点,组合成了抛物线-五次多项式、抛物线-梯形、抛物线-S形三种不同的内插法运动规划方式,并通过调参的方式在机器人的关节位移、速度、加速度和力矩限制下进行规划仿真,得到三种内插法中时间最优的抛物线-五次多项式组合的运动规划方式。利用免疫算法对该组合规划方式进行进一步时间优化得到时间最优的组合轨迹规划。该研究推翻理论上抛物线-梯形组合时间最优的结果,延伸出梯形和S形轨迹规划更适合关节空间规划的研究结论,并对时间效率更高的组合规划方式进行进一步时间优化,对机器人生产效率的提升具有重要意义。提出了基于能耗和时间最优综合模型的轨迹规划方法。在能耗最优的逆解优化和时间最优的运动规划两个研究基础上,建立了一套基于能耗和时间最优的综合轨迹规划模型。将轨迹规划划分为整体和局部两大部分,整体上通过优选各关键点逆解组合的方式确保能耗最优,局部上通过抛物线-五次多项式组合的方式来确保时间最优以及较高的末端轨迹精度,最终得到能耗和时间优化综合评估的轨迹规划模型。