随着现代科学技术的不断革新,大量的企业发展趋向于自动化与智能化。因此,机械臂作为先进制造技术的前沿设备,被大量运用在各式各样的生产线上。本文以六轴码垛机械臂为核心,对机械臂的运动学、障碍物环境中的避障路径规划以及轨迹规划进行了详细分析,内容如下:首先,本文基于码垛机械臂的结构尺寸,通过改进D-H法得出D-H参数表,在此基础上进行正逆运动学的分析,并基于MATLAB和Robotics软件对其进行仿真验证。然后在对机械臂外部工作空间进行分析的基础上,为了避免机械臂内部工作空间出现漏腔,采用剖切的方法将机械臂的工作空间按照象限的排列方式划分为八个部分,分别对具有代表性的第二、第八象限的工作空间进行分析。其次,由于码垛机械臂在执行工作任务时所处环境的复杂性,为了避免其与周围其他基础设施发生干涉,进行了一定的碰撞检测分析。在对比RRT算法与RRT*算法的基础上,使用RRT*算法进行码垛作业避障路径的规划,同时使用floyd算法对规划出来的避障路径进行了一定的平滑处理。然后,在避障路径规划的基础上,分析了机械臂在两种不同空间下的轨迹规划。在笛卡尔空间中分析了空间直线和圆弧插补算法并进行了仿真验证,在关节空间下对多项式插值和样条插值算法着重进行了分析。在分析的基础上选取一些在各关节范围内的关节角度值进行仿真验证。由于三次样条插值可以保证机械臂关节角速度、角加速度曲线均匀连续,同时在空间多路径点的曲线拟合方面,三次样条设置的工作轨迹更加符合工程实际应用,因此,在之后的分析中,采用三次样条插值算法。最后,基于码垛机械臂避障路径规划出路径曲线,将其离散成一系列关键路径点。通过逆运动学求解将其转化为机械臂各个关节相对应的关节角度,之后采用三次样条插值算法对其进行轨迹规划。由于现有的对优化算法的研究大多都是采用单一算法或者是在单一算法上面的改进,其本身存在的缺陷在使用时无法有效避免。因此,在分析单一遗传算法缺陷的基础上利用免疫算法的优良特性去改进遗传算法,提出一种基于时间最优的自适应免疫遗传算法。在轨迹规划分析的基础上,将该算法优化结果与其他文献进行比较,证明本算法在迭代速度和优化结果上都有明显优势,通过对各阶段的时间进行优化,缩短了整体任务的工作时间,在一定程度上提高了机械臂的生产效率和产能输出。