随着工业自动化的发展，工业机器人得到了越来越广泛的应用，其中以垂直关节型六自由度工业机器人为典型，大量应用在汽车制造业和电子装配业这两个自动化水平较高的产业。为了普及工业机器人的应用，降低自动化系统的集成成本，需要对工业机器人的结构设计方法，运动分析方法以及轨迹规划方法等进行研究，以实现其生产产业化及应用规模化，从而提高工业自动化水平。本文以垂直关节型六轴工业机器人为研究对象，给出了一种典型的系统传动方案，并建立了参数化基本模型和完成了主要部件的选型，最后建立了六轴工业机器人的具体结构模型，为优化工业机器人的设计提供了基础。建立了一般的垂直关节型六轴工业机器人的DH运动模型，并推导了一般结构形式和坐标系下的运动学正、逆解方程，并分析了对于多组逆解的关节属性选择方法。同时以牛顿欧拉动力学方程为基础，推导了工业机器人动力学正、逆解方程。在Matlab环境下，基于Robotic Toolbox实现和完善了运动分析程序，并对一般工业机器人的运动学和动力学计算方法进行了仿真验证。最后提出了运动学和动力学约束下的梯形速度轨迹的弧长参数化规划方法。给出了匀加速轨迹规划方法和优化的变加速轨迹规划方法，并对两类轨迹规划方法进行仿真验证，提高了工业机器人的运动效率。