随着现代工业生产自动化技术不断进步,工业机械臂作为一种自动化和智能化程度较高的拟人机器人,它能够满足在工业制造生产中环境越来越复杂、对作业要求的精确性和效率在不断提升,在各行各业的应用越来越广泛。因此本文以那智MZ04六自由度机械臂为研究对象,提出改进RRT＿Connect(双向扩展平衡的连结型双树)算法,提高了路径搜索效率,减少了规划时间。对于中间点速度衔接,提出了改进的四次S形曲线,减少了中间点冲击问题。对其运动学、轨迹路径进行了分析研究和仿真具有重要意义。主要研究内容如下所示:(1)采用MATLAB Robotic Toolbox工具箱和D-H法建立六自由度机械臂的数学模型,求出其正逆解的解析式,根据“大关节移动量少,小关节移动量多”的原则,来选取最优解,进一步根据机械臂行程最短来确定逆解的唯一解。并用MATLAB和蒙特卡洛法分析机械臂可达工作空间范围,验证正逆运动学模型的正确性,为六自由度机械臂运动路径轨迹的研究建立数学基础。(2)为了研究六自由度工业机械臂避障情况,在机械臂与物体,机械臂与机械臂之间的碰撞情形,首先对AABB(Axis-aligned bounding box)包围盒与OBB(Oriented bounding box)包围盒进行了分析,并应用于本文机械臂模型,讨论了其碰撞检测条件,在VREP中仿真验证了机械臂与物体,机械臂与机械臂之间的碰撞情况。采用改进的RRT＿Connect路径规划算法,尽量减少搜索时间,提供较好的避障路径,在MATLAB仿真验证了改进后虽然搜索时间、节点数量和碰撞次数会有一定的增加,但路径长度比改进前的路径长度要短,并且规避障碍物的路径要比改进前更加平滑,使得机械臂在运动时减少了出现奇异点等特殊情况,为后续轨迹规划打下基础。(3)为了六自由度机械臂轨迹运动平滑,减小机械臂运动中的振动和冲击,针对五次多项式插值轨迹规划中加加速度会产生突变,导致机械臂产生冲击并且精度降低的问题,提出了在中间点节点速度衔接时,采用改进的四次S形曲线来衔接中间节点速度,并使用NSGA-II(非支配排序遗传算法)来对时间与冲击最优进行优化,更好的应用于关节角度,以减小运行中的冲击和振动的情况,使用MATLAB验证了优化后中间节点极大降低了加加速度突变,减少了冲击,精度得到提升,延长机械臂使用寿命。最后,使用MATLAB与VREP平台搭建了六自由度机械臂仿真平台,通过机械臂抓取上下料的运动规划,为机械臂的研究分析提供仿真验证工具,提高六自由度机械臂研究分析的效率,验证其算法和运动轨迹可行。