六自由度工业机器人对于解决现代工厂中设备零件的快速平稳搬运具有重要意义,但六自由度工业机器人具有非线性、时变性和强耦合性等特性,当存在不确定性因素时,会严重影响了机器人的性能。因此为了实现工业机器人在搬运过程中避障路径时间最优这一目标,本文以六自由度工业机器人为研究对象,针对搬运、码垛等工况,开展了对路径规划算法的研究,实现了合理避障与快速平稳搬运物件的目标。首先,以六自由度工业机器人作为载体,叙述了数学建模所需的空间位姿描述和坐标变换等方法,对机器人正逆运动学分析和求解,并采用改进DH参数法搭建六轴机械臂的数学模型,在MATLAB中仿真验证运动学求解的正确性。其次,基于六自由度机器人数学建模和运动学推导的研究,为了实现机器人避障能力,在障碍物和机械臂连杆之间进行碰撞检测。通过对传统路径规划算法快速扩展随机树(RRT)与其衍生算法RRT*在六自由度机器人上的相关研究,进而综合分析RRT*算法,针对路径的扩展方式进行优化设计,改善路径收敛效果,设计出基于时间最优的平滑路径规划方案。再次,将改进RRT*算法从不同维度进行仿真验证,通过定量分析法获取改进算法的最优参数,经过大量的仿真与分析,结果表明本文改进RRT*算法在六自由度工业机器人路径规划上具有成功率高、搜索时间短、路径平滑度高等特点。最后,对六自由度工业机器人工件搬运系统平台进行了运动控制流程的设计。采用Ke Studio编程系统来搭建六自由度机器人软件平台,并针对机械臂技术参数,进行系统主要电路和电气接线等硬件设计。实验表明,本文所提出的改进RRT*算法能有效地规划出时间最优的搬运路径,并快速平稳地控制机械臂完成搬运任务,最终达到路径平滑且无抖动的控制要求。