随着“中国制造2025”的提出,“高档数控机床和机器人”成为制造强国战略的重点领域之一。由于协作机器人相比传统工业机器人具备非结构环境下的适应能力,因此成为机器人研究的热点。本文以实验室自主研发的6轴“不锐”协作机器人为对象,重点对机器人在非结构化环境中执行任务时轨迹在线规划方法进行研究,使机器人能够在速度峰值最优或加速度峰值最优的条件下改变当前运动状态。该研究成果能够有效提高协作机器人对非结构化环境的适应能力和响应能力。论文主要研究内容和创新点如下:首先,在建立6轴协作机器人运动学模型的基础上,分析机器人末端姿态的四元数和欧拉角表示方法,研究工具坐标系和工件坐标系的标定方法并进行误差分析,针对机器人工具末端中心点直线规划、圆弧规划与末端姿态插补分别进行研究。其次,针对协作机器人在未知环境工作时能够根据外界信号即时调整位姿的问题,在研究单轴S型加减速时间最优在线规划方法的基础上,根据不同应用要求,提出两种多关节时间同步在线轨迹规划方法。其中,速度峰值最优多关节时间同步在线规划方法可以使机器人接收到新任务后立即以自身最大能力改变当前运动状态,适用于对末端轨迹有几何约束的情况;而加速度峰值最优的时间同步方法则是针对某些没有路径约束条件的过渡区,机器人各关节可以平稳地从当前运动状态过渡到目标运动状态,其运动轨迹相比第一种方法更加平滑。最后,基于V-REP平台搭建6轴协作机器人仿真模型,通过Remote API关节驱动函数,对机器人在线轨迹规划方法进行仿真验证。利用Twin CAT平台FIFO通信机制控制协作机器人,实验验证本文提出的两种在线规划算法。实验结果表明,本文提出的两种在线规划方法可以快速有效的响应新的目标运动状态。