随着中小批量生产中任务的复杂性增加,在线规划和编程的可靠性差、缺乏灵活性、可重用性不足以及非常耗时的缺点使其难以满足当前工业生产的要求。离线编程能够最大程度地减少工业机器人的停机时间,并使机器人程序的灵活性、可重用性、可靠性和安全性最大化,从而改善工业机器人的使用效率和生产加工过程的自动化水平。而6R串联机器人的布局优化和轨迹规划是离线编程的关键内容,因此,本文主要针对6R串联机器人的布局优化和轨迹规划技术展开研究应用工作:针对基于串联机器人可达工作空间的机器人工作站布局优化难以适应当前复杂加工要求的问题,提出机器人末端在特定姿态下的串联机器人灵活工作空间求解方法,提出基于布谷鸟搜索算法的串联机器人工作站布局优化方法。针对基于多项式插值函数的工业机器人轨迹规划存在的轨迹曲线难以控制和修改的问题,提出基于NURBS曲线函数的串联机器人关节空间轨迹插值方法。针对单一目标轨迹规划难以满足现代生产要求的问题,提出基于改进的NSGA-II算法进行多目标综合最优轨迹规划方法。以车轮毂打磨工作站为例,应用本文提出的串联机器人工作站布局优化方法,求解了加工区域灵活度最优的布局方案。基于优化的布局,针对车轮毂辐条内缘打磨任务,运用本文提出的多目标轨迹规划方法求解了时间-能量综合最优的机器人工作轨迹。结果表明,这些方法很好地满足规划需求,对于在加工区域内机器人末端姿态变化幅度不大的打磨、喷涂等工艺场景具有一定推广价值。最后,总结了本文的研究内容,并对未来6R串联工业机器人的布局优化和轨迹规划技术的研究进行展望。