在计算机人工智能高速发展的过程中,人们已经满足不了停留在机器人给定完成工作的要求,随着工作复杂化加大的同时,在工作质量得到保证的前提下,还要求尽可能提高效率和改善机器人的性能,并延长机器人寿命。所以研究机器人最优化的轨迹规划已成热点。本文基于六自由度串联机器人PUMA560为研究依托,设置某些参数部分理想化状况下,对关节轨迹的规划方法及能量最小的优化方法加以研究,以寻找到能量最小下的一条轨迹,使机器人在工作过程中运动平稳连续、无明显冲击、减少机器人磨损,在规划轨迹的基础上实现能量最优运动。第一,本文介绍机器人发展和应用历程和轨迹规划及优化的发展状况以及国内外研究状况。首先概述运动学理论,利用运动学相关知识依据D-H法进行连杆间齐次分析并且建立机器人的运动学方程,然后求解逆运动学方程,建立后续动力学分析和轨迹规划的基础。第二,论述了关节空间轨迹规划的常用方法并比较优劣。根据五次B样条的局部支撑性和四阶导函数连续的特点,重点研究五次均匀B样条曲线在轨迹规划中的应用和算法,通过B样条的反算法来构建五次均匀B样基,利用插值构建关节轨迹函数。第三,利用多刚体动力学理论知识,分析多刚体动力学方程建立的方法,针对本文研究对象,详细推导以能量平衡原理为基础拉格朗日方法建立动力学方程的过程并建立机器人系统的动力学方程。第四,仿真验证,实现五次B样条曲线构造的关节轨迹平滑及相关运动学参数满足机器人控制精度和更精确的轨迹跟踪。先进行三维软件CATIA建立几何模型,然后应用插件SimDesigner完成添加约束,再将处理后的模型导入ADAMS里进行仿真,从运动学相关仿真图中证明五次均匀B样条进行轨迹规划的有效性和优良性,轨迹函数有利于机器人的在线编程和跟踪控制。对动力学参数的仿真曲线分析,力矩变化平稳让机器人运动更平稳,能够减小轨迹跟踪误差和提高控制精度。第五,首先研究了简单遗传算法(GA)的理论基础,本文通过参数变量计算间接变量,利用实数编码的方式对参数变量进行编码,并对简单遗传算子进行改编和算法流程变化,利用排序选择和精英保留相结合策略进行迭代搜索,扩大种群搜索范围寻求满足相关约束条件下的全局最优解,用最优解再重新求解轨迹,通过仿真验证了这种方法既能满足寻优问题中全局搜索性又可以改善算法的收敛速度,该方法在轨迹规划寻找规定时间范围内能量最优问题求解提供理论上的支持和应用指导。