随着工业需求的刺激和国家政策的激励,工业机器人将成为工业生产线上的核心角色。3C、食品、药品等行业的典型操作为拾放操作,而Delta机器人因高速高精度的优势广泛应用于拾放领域。因此,针对Delta机器人的高速拾放操作展开运动规划尤为重要。此外,对速度和精度要求更高的半导体封装领域,机械臂的柔性不可忽略,而对柔性机器人的研究和运动规划也至关重要。本文基于拾放操作的高速、节能、平稳、避障等需求现状,针对Delta机器人展开了多条件约束、多性能指标的运动规划。现有的运动规划主要基于运动学,本文同样考虑了动力学特点,并采用虚功原理建立Delta机器人动力学模型。综合工业需求和研究现状,本文以时间、能耗和加加速度作为运动规划的指标,以运动学、动力学的力矩和规划参数作为约束条件,将Delta机器人的运动规划转化为非线性约束多目标优化的数学问题。为了确保运动曲线平滑,本文主要基于加加速度连续对两种运动规划策略进行研究。拾放操作通常采用路径和速度分步规划的策略,本文采用椭圆路径和改进正弦速度完成以上特点的运动规划。同时,本文结合B样条函数的性质和拾放操作工作空间内障碍轮廓的特点,通过5阶B样条曲线实现了路径和速度一体设计的规划策略。具体设计了三种方案:一是对B样条曲线的未知控制点进行约束;二是对曲线离散点位置进行约束;三是对曲线与半椭圆轮廓的离心距大小进行约束。最后采用NSGA-Ⅱ和MODE两种算法以及模糊平均成员函数来求解和分析各规划方案的多目标优化问题,并对各优化方案及结果进行对比分析。针对高加速高精度领域的拾放操作,相应的工业机器人有明显的轻量化趋势,使得机器人的柔性有所增加。本文从单自由度的柔性机器人出发,采用拉格朗日法和有限元法建立其动力学模型,采用三角形速度规划,以终点时刻末端跟踪误差为目标建立优化模型,在此基础上实现对该柔性机器人的控制结构一体化设计。最后,通过遗传算法得到最优设计方案,并对优化结果进行分析。