工业机器人自20世纪60年代初问世以来,其研究、开发及应用一直受到企业与科学家的关注,广泛应用于化工成产、设备安装、道路施工、机械制造、凿岩采矿等诸多领域。本文以ABB公司生产的IRB140工业机器人为研究对象,对其运动学和轨迹优化进行了基础性的研究与仿真分析。论文主要完成以下工作：1.根据ABBIRB140工业机器人构型,采用齐次变换矩阵、标准D-H参数法和代数法分别建立工业机器人正运动学模型和逆运动学模型。2.在关节空间中轨迹规划的三种实现方法：三次多项式和五次多项式以及三次B样条轨迹规划方法；在笛卡儿空间轨迹规划中的两种插补方法：空间直线和空间圆弧插补算法；并对这些算法进行仿真验证。3.基于MATLAB机器人工具箱,采用GUI编程建立ABBIRB140工业机器人运动学的三维图形仿真系统,通过仿真验证了方程理论的正确性。采用三次B样条曲线构造机器人的轨迹,提出了一种机器人时间最优轨迹设计方法,同时考虑了关节角速度、角加速度及角加加速度3种约束,并在关节空间对ABBIB140工业机器人前三个关节进行优化仿真,达到了预期效果。通过仿真验证建模与优化的正确性,论文获得的结果将对工业机器人的应用具有一定的指导作用。