随着科技发展,人们对工业机器人的要求不仅仅只是能够实现点对点运动、一般直线运动和复杂曲线运动,而是能够按照指定路径且高速运动。因此,本文以广东工业大学机器人实验室的实验设备KUKA-Youbot机器人作为研究对象,深入研究机器人沿着规划路径运动的问题,目的是对机器人规划出一条以时间为最优准则的轨迹。本文对该机器人建立了正、逆运动学模型,并对其进行了分析和求解,采用B样条插值算法规划出机器人按照指定路径运动时各关节和各轮的运动轨迹,以时间为最优准则采用遗传算法对已得的轨迹进行优化,最终得到机器人时间最优的轨迹。首先,本文介绍了机器人的一些基本原理,机器人末端与基础坐标系的矩阵变换原理,以及全方位移动机器人运动学模型建立和逆向运动学求解的一些理论。然后,对机器人建立了运动学模型,并详细求解了正向运动学和逆向运动学,得到机器人末端与关节的关系,全方位移动平台质心速度与四个轮角速度之间的关系,即机器人笛卡尔空间与关节空间的映射关系。同时,采用MATLAB仿真验证机器人在工作空间内其运动学模型的正确性。再次,对机器人笛卡尔空间进行了直线插值和弧线插值的路径规划,通过逆运动学求得机器人关节空间各关节和各轮位移节点(插值点),对这些点采用三次及高次多项式插值,得到机器人各关节和各轮位移、速度和加速度轨迹曲线。举例对机器人进行避障的轨迹规划。再次,着重讨论了B样条曲线在机器人时间最优的轨迹规划上的应用,用MATLAB编写了程序,对上述直线和圆弧的路径规划采用B样条曲线插值得到机器人各关节和各轮的位移、速度和加速度的时间函数曲线。对于已得B样条曲线,以时间为优化目的,满足机器人速度和加速度约束条件,采用遗传算法优化机器人的各关节和各轮的位移轨迹,最终得到运动时间最小的优化结果。最后,对机器人进行搬运物料的运动规划仿真实验,验证轨迹规划算法的有效性。同时实现了机器人的联动,在工业应用中提高了机器人的工作效率。