随着科学技术的与日俱进及我国相关政策的引导,机器人技术在工业、农业、医疗、军事等领域得到更快、更好的发展。工业机器人因其灵活可靠的特点在加工制造中应用范围不断扩大,使得其面临的作业任务及作业环境变得复杂起来,同时人们要求工业机器人在完成特定工作任务的基础上提升作业效率及精度。因此,针对复杂的作业环境和作业任务,提出避障路径规划及优化方法来提高机器人运行的安全性以及避障路径的平滑性;针对提高工作效率和作业精度的要求,提出合理的示教路径规划和轨迹规划方法,来提高机器人运行的稳定性、精确性。本文以UR5机器人为研究对象,具体研究内容如下:(1)以UR5机器人为研究对象,在分析运动学数学基础上,建立了其D-H坐标系,并对其进行正运动学和逆运动学求解。(2)将工业机器人的工作环境分为有障碍物和无障碍物两种,针对有障碍物的工作环境,在介绍基于常见的包围盒碰撞检测技术的基础上,利用提出的改进A*算法进行避障路径规划。针对无障碍物的工作环境,则进行示教路径规划,获取示教点。考虑到避障路径和示教路径存在转折点多,路径不光滑的问题,利用三次样条函数对其进行平滑处理。仿真结果验证了改进A*算法的有效性,同时通过建立三次样条函数,得到了平滑的末端轨迹。(3)在平滑的末端轨迹上等距选取若干个特征点,并通过逆运动学求取六个关节空间的时间-位置序列。利用五次多项式、改进三次B样条、五次多项式优化改进三次B样条插值函数在机器人关节空间完成轨迹规划。仿真结果表明采用五次多项式优化改进三次B样条插值函数进行轨迹规划可提升运动的平稳性,消除速度、加速度产生突变的情况。(4)以UR5机器人为例,利用ROS系统搭建实验平台,对平滑避障、示教路径及轨迹进行了实验。通过实验结果分析可知,本文所提出的平滑路径及轨迹规划方法在避障路径规划及优化、提高机器人运行的平稳性和准确性方面有较好的表现,验证了算法的有效性。