随着机器人的技术不断发展,机器人的作业精度与性能不断提升,机器人应用范围已从传统的工业领域逐渐渗透到人们生活中的方方面面。机械臂作为机器人领域得到广泛应用的机械装置,良好的路径规划是机械臂作业的前提。本文以AUBO-I5机械臂为研究对象,结合机器人运动学、工作区间分析、碰撞检测、路径规划与平滑等技术,针对静态障碍约束条件下六自由度机械臂避障路径规划问题进行相关研究,主要研究内容以及成果主要如下:首先,以AUBO-I5机械臂为研究对象,结合空间坐标系变换的基本原理与改进的D-H参数法对机械臂进行参数化建模,分析并推导机械臂正、逆运动学求解方程,对机械臂正、逆运动学方程的正确性进行仿真验证和实验验证,并提出关节转角最优选择策略。其次,采用蒙特卡洛法对机械臂工作区间进行分析,并基于k领域搜索算法对机械臂工作区间的边界进行了提取。针对机械臂的碰撞检测问题,通过分析机械臂的各个连杆机构特征,利用圆柱体包络盒对机械臂各个关节之间的连杆进行包络,同时为了简便计算,采用包围球包络技术对障碍物进行包络,将空间中的碰撞检测问题转变为求解线段与球体是否相交的问题。然后,提出一种改进的人工势场法,克服了人工势场法的两大固有缺陷:针对障碍物附近目标不可达问题,将当前点与目标点的位置引入到斥力场函数中,同时,为减小路径搜索的震荡性,在引力势场中引入距离阈值,对引力场函数模型进行了修正;针对易陷入局部最小值问题,为使得尽快逃离局部最小值点,对局部最小值处的空间进行划分,结合自适应大步长的模拟退火算法往障碍物最少的空间逃逸。针对搜索出的路径存在震荡点或冗余节点,提出路径冗余节点删除策略与拐点消除算法,并对算法的有效性进行多次对比仿真验证。结果表明,所提出的改进人工势场法能够更快地跳出局部最小值,经路径平滑后路径长度最大优化比例为57.3%,最小优化比例为16.9%。最后,提出静态障碍约束条件下六自由度机械臂的路径规划策略,搭建实验平台,设计机械臂上位机控制软件平台,完成机械臂避障策略的仿真验证与实验验证,结果表明本文提出的六自由度机械臂避障路径规划策略有效。