随着《中国制造2025》、《机器人产业“十三五”发展规划》的相继推出,国家已明确将机器人产业列为国家十大核心发展领域之一。机器人已逐渐成为中国经济进入转型升级阶段的关键推动点,其研发、生产制造和多领域应用是衡量一个国家制造业水平高低和科技创新能力强弱的重要标志。中国虽然拥有世界上最大的机器人市场,但目前我国大约90%的市场份额被国外机器人企业牢牢占据,国内企业总体则处于起步发展阶段,以现有技术和制造能力不足以应对这场竞争。因此,对于机器人中应用最广的六轴串联机器人,开展运动轨迹的规划与跟踪这方面的研究工作具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以六轴串联机器人为研究对象,以得到良好的轨迹跟踪曲线为目标,开展了系统性的研究工作,主要研究工作及结论总结如下:(1)采用DH参数法建立了六轴串联机器人运动学方程,利用分离变量法进行逆运动学分析。针对运动学逆解的多解问题,制定了最短行程的标准用于逆解选择,运动学逆解的求取是机器人进行轨迹规划的理论基础。(2)利用过路径点的三次多项式插值方法进行串联机器人的关节空间轨迹规划。结果表明,各个关节运动轨迹平滑且连续,不存在振动与冲击的情况,证明关节空间轨迹规划的合理性及可行性。(3)利用拉格朗日方法建立机器人的动力学模型,进行理论数值求解。建立动力学仿真模型,以规划轨迹作为输入进行机器人多体动力学仿真,得到各关节力矩变化,与理论求解曲线进行互相印证。结果表明,理论求解与ADAMS仿真曲线变化规律基本一致,表明动力学建模的合理性,同时动力学仿真的完整性及可行性也说明虚拟样机模型可以用于后续轨迹跟踪控制研究中的仿真验证。(4)建立六轴串联机器人控制系统整体架构,进行相关配套硬件的设计选型,并对软件部分进行了概述。选择独立PD控制的关节位置控制策略,以ADAMS虚拟样机模型为基础,建立MATLAB仿真模型,结合MATLAB/Simulink建立控制方案,进行轨迹跟踪控制的仿真研究,结果表明机器人关节具有较好的轨迹跟踪特性,同时也证明了独立PD控制策略控制机器人系统的可行性及有效性,对于机器人样机的实际控制有一定的参考及指导意义。