工业机器人因其高效、优质的作业能力广泛应用在各类工业场所,其中诸多机器人应用在一些有着非常高的能耗生产线产品制造阶段。因为节能减排是绿色制造的基本目标,对工业机器人的能耗优化受到了许多机器人生产商和研究机构的重点关注。轨迹规划是工业机器人最优控制问题之一,其任务是根据给定的路径点规划出经过这些点并满足边界约束条件的光滑的最优运动轨迹。将能量最优作为优化目标进行轨迹规划获得的光滑轨迹更易于跟踪并减少执行器和操作臂上的应力。本文以常见的六自由度串联工业机器人为研究对象,分别研究了直角坐标空间连续轨迹的工业机器人的最优能耗轨迹的选择方法及关节空间单位周期内点焊机器人最优能耗轨迹规划方法。首先,依据机器人运动学理论和D-H法建立Motoman HP165型机器人连杆坐标系,并在分析连杆坐标系相关参数的基础上推导了机器人运动学方程运动学正、逆解求解过程。其次,依据拉格朗日方法建立动力学方程,相关D-H参数及动力学参数在MATLAB中建立机器人模型;利用关节驱动器中的永磁交流伺服电机电学参数与动力学关节转矩的关系建立轨迹能耗模型;利用弗莱纳-雪列公式对直角坐标空间工业机器人末端执行器连续轨迹进行表示,再通过运动学逆解映射到关节空间;以末端执行器的直线轨迹和圆弧轨迹为例,讨论了在运动学逆解多重性的情况下选择最优的能耗轨迹的方法。最后,以单位生产周期点焊机器人的轨迹能耗为优化目标,通过在关节空间中将机器人的关键点用五次多项式曲线连接,并基于机器人动力学建立了永磁交流伺服电机驱动的点焊机器人整个生产周期的轨迹能耗模型。在综合考虑点焊机器人运动学、动力学及生产周期约束的情况下,提出基于蜜蜂进化型遗传算法求解点焊机器人最优轨迹的方法。为保证算法前期全局寻优和后期收敛速度,对算法中的选择算子进行改进并构建一种随进化代数变化的非线性适应度函数。以典型点焊机器人为仿真对象,在DELMIA定义其位姿获取关节转角,并在MATLAB中进行算法定义。通过与最短时间优化的轨迹能耗对比,结果表明在满足约束的情况下点焊机器人能耗最优轨迹规划耗能明显减少。