随着机器人技术的不断提高和市场需求的扩大,工业机器人的应用越来越广泛。六自由度机械臂是工业机器人的代表,本文针对自行研制的XIOPM六自由度机械臂,进行了电控系统设计和运动学、动力学建模分析,并在此基础上重点对机械臂避障轨迹规划、轨迹跟踪控制算法进行了研究。对XIOPM六自由度机械臂的电控系统进行了设计、集成和调试。形成了计算机通过网线与运动控制卡交互,运动控制卡通过脉冲加方向信号给驱动器传递位置指令,驱动器通过速度环、电流环控制各轴电机,并通过各轴编码器反馈位置信号的电控系统。介绍了电控系统关节器件的型号,并设计了电控箱和电源箱,根据系统方案制定接线表,配置驱动器和运动控制卡参数,形成了合理的机械臂、电控箱、电源箱及布线一体的实验平台。对六自由度机械臂进行了运动学和动力学建模。针对XIOPM机械臂,利用D-H法进行了运动学建模分析,导出了正逆运动学方程,并对机械臂的工作空间和运动轨迹进行了研究,并以此为基础设计了一种针对六自由度串联机械臂的运动学仿真工具箱;通过拉格朗日法对机械臂进行了动力学建模分析,推导出了六自由度机械臂的拉格朗日动力学方程。对机械臂避障轨迹规划算法进行了研究。针对机械臂避障轨迹规划的特殊要求,提出了一种基于六次多项式的避障轨迹规划算法,通过碰撞检测、轨迹规划、遗传算法优化,使机械臂在避障的同时,优化运动学性能,提高运动效率,达到安全、稳定、高效的目的。并通过MATLAB机器人工具箱和优化工具箱进行仿真实验验证了算法的有效性。对机械臂轨迹跟踪控制算法进行了研究。分析了多关节机械臂的控制难点所在,设计了一种基于自适应模糊反演算法的机械臂轨迹跟踪控制系统。通过MATLAB SIMULINK仿真对比试验,验证了该控制器降低了机械臂轨迹跟踪误差,有效地减少了模型不确定性和外界扰动造成的影响,实现了机械臂高精度的轨迹跟踪控制。