轨迹规划算法的制定是需要根据机器人的应用场合而因地制宜的,传统的工业机器人轨迹规划方法可能并不适合轨道式摄影机器人。所以本文以研究出一套完全适用于轨道式摄影机器人的轨迹规划算法为研究目标,做了以下的研究工作:（1）对用户需求进行分析,确立研究重点:构造G~2连续的笛卡尔空间轨迹。对完全自主产权的轨道式摄影机器人进行结构分析,并分析摄像机拍摄手法相关的Zoom、Focus的物理意义,将其虚化为两个运动副,构建虚拟6自由度PPRRPR机器人模型。对该模型采用改进型DH法进行分析,然后推导出其正运动学及逆运动学计算公式,发现该机器人的逆解为唯一解析解。（2）建立机器人笛卡尔空间位置轨迹规划算法。考虑机器人采用点到点的运动模式,在推导出三维空间匀速直线和圆弧轨迹构造方程后,以时间t为插值变量,分别构造了黄金分割点插值法和折线逼近插值法。首次引入公路设计中常用的缓和曲线——回旋曲线作为轨迹规划过渡曲线,为此采用坐标变换的方法将三维空间问题变换到二维空间进行解决。由回旋曲线的基本公式和几何特性推导出其点位坐标公式,由其基本特性和纯数学积分方法推导出其一般性回旋曲线方程。将连接形式分成直线连直线、直线连圆弧和圆弧连圆弧三大类,在分析了前人研究工作与本文待解决问题的异同之后,分别从几何角度和纯数学角度构建了适宜本文工作特点的连接算法。最终构建了一套曲率处处连续的笛卡尔空间位置轨迹规划算法。（3）建立机器人笛卡尔空间姿态轨迹规划方法。对各种姿态描述的方法进行比较,最终选择轴角法作为人机交互端姿态输入方法,选择单位四元数作为姿态轨迹规划的方法。从四元数与旋转的关系以及云台上摄像机姿态变化规律中得到灵感,构建了基于单位球面轨迹的四元数插值算法的评价方法,使得插值结果更具象化,并且考虑到了关节空间的运动情况。采用此方法对常用的三种单位四元数插值算法进行评价,最终选择球面四边形插值算法（Squad）作为构造笛卡尔空间姿态轨迹的算法。最后,为了验证笛卡尔空间轨迹规划算法在机器人控制上的可行性,对位置和姿态分别设计一组可行性实验。先在MATLAB上进行仿真获得插值关键节点再导入到机器人控制系统里,控制机器人按照预定的轨迹运行。仿真及实验验证了算法的可行性。