随着重载工业机器人在工业自动化中扮演越来越重要的角色,对于重载的研究不断深入,从最基本的关节负载能力的提高,到机器人视觉的加入,对于提高重载机器人负载能力和智能程度都有重要的意义。本文从机器人的运动求解问题到单关节转矩输出及智能位置跟踪问题,以及机器人三维仿真平台建构进行研究。通过建立机器人运动模型,对机器人正逆运动求解进行改进,使用MATLAB对机器人运动空间进行求解,此外对于机器人的运动轨迹规划问题分别提出关节空间轨迹规划方法和笛卡尔空间轨迹规划两种方法,并通过MATLAB进行仿真求解。对于提高单关节输出转矩的问题,本文提出基于反演滑模控制算法来降低双电机同步误差,增强同步转速控制系统的鲁棒性,并通过MATLAB实验仿真验证,证明本文所提出的双电机同步算法对于减小机器人同步误差,提高控制精度具有明显的效果。最后为了提高工业机器人智能化水平,引入视觉跟踪与测量算法,实现机器人基于位置的伺服控制,并编写应用软件实现物体追踪测量,最后将设计的六自由度重载机器人三维模型导入到MATLAB中结合本文提出的运动求解及规划算法,结合视觉测量信息实现机器人的位置伺服控制。此外,在机器人操作系统ROS下对于机械臂进行三维建模和运动仿真,并且结合深度相机建立机器人在世界坐标下的三维仿真环境,然后根据编写的轨迹规划和避障算法对比传统的轨迹规划和避障算法在复杂环境下具有较好的求解能力。