工业机器人作为一种先进的生产工具,正被广泛应用于产品生产、设备安装、机械制造、凿岩采矿等诸多领域。工业机器人的应用研究、功能开发受到企业与科研人员的关注,是当前热点研究领域。论文以IRB120工业机器人为对象,研究在其六个自由度中有一个自由度无约束的条件下路径和时间的优化问题。对其进行数学建模,研究运动轨迹。以路径最短作为性能指标,在得到最短路径的基础上做最短时间规划,使得机器人运行时间最少。在一个自由度无约束条件下采用路径最优和时间最优的综合优化方法寻找机器人最优运动轨迹。论文主要完成了以下工作：1.根据IRB120工业机器人结构参数,用D-H参数法建模,并对机器人正、逆运动学进行分析。2.分别在直角空间和关节空间中分析现有的机械臂轨迹规划方法。在关节空间中利用三次多项式方法实现机械臂从任意点到目标点的轨迹规划。3.研究路径最短优化算法。确定机械臂可达工作空间,用波扩散路径搜索算法实现最短路径规划,并与深度优先路径搜索算法比较。4.在获得最优路径的基础上采用二次多项式插值法对运行时间进行优化,形成最优轨迹。同样用三次多项式插值法进行时间优化,与二次的结果比较。所有算法均在MATLAB环境下进行仿真,仿真结果验证算法的有效性。而且所有算法均移植到IRB120在线实现。