随着我国经济实力和科技水平不断提高,为了进一步提高工作效率,机器人在现代化领域被广泛的应用。协作机器人在近几年得到了广泛的关注,尤其是在一些工作量比较大,精度要求高的行业中协作机器人取得了很大的发展。本文研究的目的是设计一款七轴协作机器人,它具有更高的灵活性、稳定性和控制精度。本文将七轴协作机器人关节设计模块化采用三条轴线平行的原则,满足了PIPPER法则,保证机器人运动学特性。对机器人关节进行强度校核,保证了设计的可靠性,同时对机器人控制器进行分析研究,轨迹规划过程采用主从控制结构、CAN总线通讯协议和模糊自适应PID的关节驱动器闭环控制,实现了主控制器控制轨迹命令模式。建立七轴协作机器人三维模型,基于旋量理论对机器人运动学进行分析,获得机器人正向运动学方程,并采用几何法和位姿分离法对机器人逆向运动学进行求解,仿真验证了方法的正确性。提出蚁群算法和人工势场法两者结合的机器人轨迹规划算法。利用人工势场法中虚拟势场合力来增加蚁群算法中的信息浓度,避免了蚁群算法求取路径能力的局限性。将改进算法程序加入到simulink模块,通过机器人模型试验验证了该轨迹规划算法的实现效果。该算法加速了蚁群算法在求解路径时的速度,提高了机器人路径规划能力。建立机器人操作系统ROS环境下实验仿真模型并配置机器人轨迹规划功能包,实现了改进蚁群算法的机器人控制器运算插件配置。由拓展URDF(Unified Robot Description Format)文件构建的Gazebo物理仿真平台实现了机器人控制器的PID参数调节,达到机器人的OMPL(The Open Motion Planning Library)算法路径规划及三维可视化平台的控制数据观察设计目的。实验分析结果表明,所设计的机器人控制系统和运动规划能力是有效的。