机械臂作为一种可以代替人工操作进行重复性操作的高度自动化的设备,由于其在各方面的应用日益广泛,人们对机械臂的研究也日益增多。其中,轨迹规划与避障是六自由度机械臂控制的主要研究方向,高效精确且快速平滑的无碰撞规划轨迹对提高作业效率有着重要意义。本文以安诺机器人公司生产的V6PLUS桌面机械臂作为研究对象,基于ROS系统对六自由度机械臂的控制系统、运动学、轨迹规划、避障规划、实物操作进行分析与研究。首先,对Anno V6PLUS机械臂本体进行分析,对机械臂控制系统软硬件进行选型与介绍,进而搭建完整的机械臂控制系统。并对Anno V6PLUS机械臂的运动学特性进行分析,针对机械臂的结构特点,采用D-H建模法建立Anno V6PLUS机械臂的运动学模型,并对其正、逆运动学进行推导,明确机械臂在关节空间和笛卡尔空间之间的变换关系,并使用MATLAB中的机器人工具箱验证所建立运动学模型的准确性和运动学推导的准确性。其次,通过Solidworks建立机械臂1:1的三维模型,生成ROS中通用的URDF模型,利用ROS Move It!完成运动规划的配置。在ROS使用Rviz中实现机械臂在关节空间与笛卡尔空间的轨迹规划,并针对规划中存在机械臂抖动的现象,通过在关节空间采用三次样条插补算法进行优化,使得机械臂的步进电机的角位移、角速度能够保持连续、平稳运转,有效解决抖振问题。在笛卡尔空间内采用直线插补法与三点圆弧法使机械臂可以进行直线运动与圆弧运动。最后,对机械臂在复杂环境下的无碰撞路径规划问题进行分析,对比分析RRT和Bi-RRT的路径生成,并针对算法存在的采样点过于盲目、生成节点过多、从而导致规划时间长等问题,提出将概率的思想应用到Bi-RRT算法上,以此来减少无用节点、缩短算法收敛时间、提高算法效率。使用MATLAB进行编程对三种算法在同样障碍物的地图上进行仿真验证,同时,建立实际应用环境对机械臂的路径搜索进行测试。结果表明,改进后的算法在保证路径长度的同时在节点生成上优化约为60%,在规划时间上优化约为55%,提高了算法效率。