无碰轨迹规划是机器人轨迹规划问题的一个重要分支。机器人无碰轨迹规划是指：在有障碍物的环境下，机器人按照给定的算法获取从初始点到目标点的无碰撞运动轨迹。本课题主要研究基于人工势场法的速度向量场方法在无碰轨迹规划问题上的应用。主要研究内容如下：首先，研究了SCARA机器人的正运动学及逆运动学问题，使用SolidWorks和MATLAB/SimMechanics建立了SCARA机器人无碰轨迹规划系统，结合3ds Max和OpenGL，搭建了SCARA机器人可视化运动仿真平台。第二，在人工势场法的基础上，提出了改进的速度向量场无碰轨迹规划算法，该算法易于实施且能够解决传统人工势场法局部最小问题以及机器人在狭窄通道内抖动等问题。算法考虑了障碍物的移动速度，能用于移动障碍物避碰以及实时避碰。同时，由于普通速度向量场大小呈比例规律变化，所获得的机器人速度突变较大，将其改进为指数规律变化，从而获得更加稳定的机器人关节速度。第三，利用模糊逻辑方法优化速度向量场，可以使速度向量场的大小随着机器人运动速度的波动而做出相应的调整，提高了速度向量场的自适应能力；利用滑模变结构方法对速度向量场进行优化，优化后，无论机器人以何种运动状态进入障碍物的速度向量场，均会在障碍物周围预设的“安全轨道”上运行，直到顺利离开障碍物的作用范围。最后，对算法获取的无碰轨迹进行优化，让机器人在加减速阶段更加平滑。最后，完成了多种障碍物环境下的无碰轨迹规划及运动仿真，并将算法进一步应用于SCARA机器人实验平台进行验证。仿真和实验结果都证明所提出算法具有较好的有效性及优越性。