最优轨迹规划是机器人领域的一个研究热点,有着广泛的应用。运行平稳性和时间最优性是机器人最优轨迹规划问题中最主要的优化目标之二。本文以多轴串联机械臂为研究对象,在理论分析的基础上,借助Levenberg-Marquardt迭代（LM迭代）、B样条插值、凸优化等技术,开展运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹规划技术研究。求解逆运动学问题是解决多轴串联机械臂轨迹规划问题的基础,数值解法由于其较好的通用性被广泛应用于求解过程中,但常规的串联机械臂逆运动学数值解法存在收敛速度慢和易出现不收敛问题。针对上述问题,提出了一种改进的多轴串联机械臂逆运动学问题数值解法,改进了LM迭代法中参数因子迭代策略,并额外设置步长因子提高迭代收敛速度。此外,由于多轴串联机械臂逆运动学问题还存在多解情况,在工作空间路径转换为关节空间路径过程中,给定的工作空间路径对应多条关节空间路径,需要从中进行选择。针对这一问题,基于改进的数值解法,结合多段有向图和最短路径搜索算法,求解了有助于提高轨迹时间最优性的多轴串联机械臂关节空间转角最小路径。确定多轴串联机械臂关节空间转角最小路径后,得到的关节空间路径与给定的工作空间路径之间存在误差。针对这一问题,确定了在使用5次B样条插值的前提下,路径点（插值点）个数与误差中位数之间存在负指数关系,并建立了“确定负指数关系—划分路径点加密区—重新选取路径点”的误差减小策略,能够在关节空间转角最小路径求解过程中指导路径点选取。最后,以运行平稳性约束的时间最优轨迹为目标,提出了基于凸优化的多轴串联机械臂高速平稳运动轨迹规划方法。方法中,基于最优控制理论寻找最大加/减速度之间的转换点;又基于相邻路径点间做匀加速/匀减速运动的假设,推导了相邻路径点间速度和加速度迭代计算公式;并在此基础上,创新将优化问题中非线性的加加速度约束等效转化为线性的加速度约束,保证了优化问题的凸性和计算速度。最后通过在每个路径点处求解凸优化问题,计算满足加加速度约束的最大速度,获得了满足运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹。本文在研究运行平稳性约束的机械臂时间最优轨迹规划技术过程中,针对各类问题所形成的求解方法和规划方法均可用于多轴串联机械臂求解器和控制器中,规划满足运行平稳性约束的时间最优轨迹,有助于推动多轴串联机械臂控制和跟踪领域发展。