工业机器人目前已经广泛应用于搬运、焊接和喷涂等场景中,随着工业智能化的不断发展,高速高精度的作业内容对机器人的执行效率与运行的平稳性提出了更高的要求。为了尽可能兼顾对机器人运动控制的高效性与平稳性,本文以机械臂末端的轨迹规划为基础,对机械臂的轨迹平滑过渡算法以及运动控制算法进行研究,并基于连续轨迹的Cardinal样条过渡提出了一种改进的前瞻插补算法,主要的研究内容如下:为了使机器人在工作空间中执行的无碰撞轨迹达到最短,本文对轨迹避障算法中的Dijkstra算法和A*算法分别进行了研究,并基于栅格法在MATLAB中对上述两种算法进行仿真对比,以可视化的方式突出了 A*算法在小范围内进行轨迹搜索的优势。为了减小机器人末端运行时的抖动,通过建立圆弧过渡模型和Cardinal曲线过渡模型,对避障算法得到的连续折线轨迹进行平滑过渡处理,并通过仿真重点分析了 Cardinal样条曲线的特性,突出了 Cardinal样条过渡算法在轨迹规划中的灵活性与高效性。为了防止轨迹形状因速度变化而出现不可控的问题,对连续轨迹间衔接速度的限制条件进行了综合考虑。为了兼顾插补控制的高效性与平稳性,本文提出了一种新型柔性加减速控制算法,该算法利用余弦加减速算法和直线形加减速算法在轨迹规划时计算结果一致的特点来对余弦加减速算法进行改进,采用李雅普诺夫稳定性定理证明了该算法的可靠性。在MATLAB中对多种加减速算法进行仿真对比,突出了新型柔性加减速算法的控制柔性与耗时短的优势。基于新型柔性加减速控制算法对位置前瞻插补算法进行优化;考虑到连续轨迹的多样性插补,采用泰勒展开法对Cardinal样条插补算法进行了设计。通过MATLAB中的可视化界面对本文算法规划的空间轨迹进行仿真。首先,对六轴机械臂进行逆运动学分析,采用Robotics Toolbox建立D-H模型,并基于该模型对优化后的前瞻插补算法进行仿真实现;其次,分别采用多种算法对模拟得到的最优无碰撞轨迹进行插补仿真,结果表明:基于圆弧过渡的前瞻算法和基于Cardinal曲线过渡的前瞻算法分别比传统算法提升效率近26.32%和27.52%,采用Cardinal曲线过渡的插补效率比采用圆弧过渡的效率提升近1.62%;最后,基于ER30机械臂平台搭建了控制系统,对运动控制所需的界面和程序进行设计,并分别采用直接过渡、圆弧过渡和样条过渡对本文改进的速度规划算法的平稳性与高效性进行验证,结果表明:机械臂可以高效、平稳的运行。