在如今这样一个工业自动化的时代,机器人作为一种兴盛的自动化设备被广泛的应用于各行各业。由于它具有可广泛应用性、工作时效高、速度响应快、稳定性强、反复精度高,可以工作数十年,自动化水平非常高等特点[1]。以其特有的良性结构和柔性控制方式,从而具有传统机械无可比拟的优势,故而工业机器人的技术在快速发展。由于五自由机械手的灵活度高,被广泛的用于各个领域,为了使机械手的加工效率和精度大大提高,故针对五自由度机械手的运动规划的研究和分析具有重要的意义。五自由度机械手末端位姿控制涉及到末端位姿的描述,传统的S型加减速控制方法较少考虑末端轴矢量的变化,因此对末端位姿不能简单有效、准确控制,无法有效兼顾精度和效率等问题;并且由于五轴机械手的灵活度,故而关节角度存在多解问题,为解决五自由度机械手的逆解的多解问题,故而通过对实际工况的分析,加以关节角度的限制,将多解分为可合理选择的八种情况。本文以五轴驱动式串联机械手为对象,进行运动规划以及动力学研究。为了更好的分析机械手,首先根据国内外的五轴机械手的结构特征,确定五轴机械手的模型方案。用三维软件solidworks建立机械手的模型,并以该模型设计出大概的机构模型为本体,安装控制系统,搭建好实验平台。接着,对五自由度机械手进行运动学和动力学分析。基于D-H坐标系法,针对5R机械手进行坐标建模并确定其连杆参数,根据得到的运动学方程完成正逆解的运算;并针对五自由度机械手的多解问题进行分类讨论,合理的取解。通过拉格朗日法则推出系统动力学方程,把得到的动力学方程编写代码,将建立的三维模型导入到matlab软件中去,基于matlab软件对五自由度机械手进行运动学的验证与仿真;在visaul studio的编译环境利用OpenGL技术编写五自由度机械手的三维可视化仿真软件,来实现实时可操作性的五自由度机械手的仿真系统。根据机械手的运动学算法的模块来实现对机械手模型的运动控制,最终达到实时的动画效果[2]。本文最后对机械手的末端轨迹插补的研究,传统方法较少考虑末端轴矢量的变化,因此对末端位姿不能简单有效、准确控制,无法有效兼顾精度和效率等问题。为此提出了采用双NURBS曲线对末端位姿进行控制,利用非对称S型加减速控制方法进行轨迹规划。该算法能很好的解决末端控制精度不够高,控制过程复杂的弊端,并且能有效避免加加速度过大导致机构停止时振动过大的问题。通过仿真实验证明该算法简明高效、运行稳定、能够有效提高机械臂加工工件的效率和精度。