为了响应李克强总理在第十二届全国人民代表大会第三次会议政府工作报告中提出的:“制造业是我们的优势产业,要实施’中国制造2025’,坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国”发展目标号召,本文结合实验室中已有的KUKA六自由度工业机器人,研究工业机器人在柔性制造单元中的轨迹规划,使其更好的服务于工业生产。文章基于机器人的基础理论对工业机器人进行了建模和仿真研究,并且结合工作实际,设置模拟障碍开发了基于柔性制造单元的仿真系统并进行了实验验证。本文对以下几个方面进行了研究:(1)木文根据齐次坐标变换理论,分析了机器人结构及参数,建立了相应的D-H参数模型,求解得到了正运动学模型和逆运动学的解析解,并且借助于三维建模软件的方法验证了正运动学模型和逆运动学解析解的正确性。(2)为了充分利用机器人的工作空间,使其在工作过程中发挥更好的动态性能,在机器人运动学模型探究的基础上进一步研究了机器人的动力学特性。首先建立了机器人的雅各比矩阵,然后根据拉格朗日方法建立机器人的动力学方程,并结合机器人的结构和参数,能得到机器人的动力学模型。利用虚拟样机技术即ADAMS软件进行了动力学仿真分析,得到机器人的运动轨迹以及力和力矩曲线,对力和力矩曲线进行分析并探究变化趋势。结果不仅可以作为优化控制的依据,而且可以为优化机器人结构设计提供参考。(3)在机器人运动学和动力学分析的基础上,文章接着对机器人进行了轨迹规划研究,分别分析了机器人的关节空间轨迹规划和笛卡尔轨迹规划。为了比较不同规划方法机器人轨迹的正确性和效果,文章分别对三次插值多项式和五次插值多项式方法进行了仿真,得到了由关节空间轨迹规划的运动学曲线。由仿真结果可以得出,将五次多项式插值法用于工业机器人的轨迹规划中,有利于避免机器人在运行过程中产生振动,从而保证机器人在整个运行工作中的稳定性。同时,本文建立了空间三维坐标,模拟工作场景对笛卡尔轨迹规划进行了越障仿真,得出了符合工作要求的弧形轨迹路线。(4)最后基于应用较广的MATLAB软件将创建的VRML模型通过控制界面GUI与MATLAB建立仿真程序,构建了柔性制造单元轨迹规划的实时仿真平台。该平台由机器人控制按钮和三维可视化窗口组成,通过控制面板调节可实现与机器人的实时交互仿真。其中存储了求解的工作位置和角度自由调节按钮,利用三维可视化窗口通过调节存储程序实时显示机器人运行轨迹的仿真状态,并且利用实验室中已有的机器人对仿真平台进行了实验验证。