新型智能工业机器人要求能够在有障碍物或是工件的受限空间中可靠移动工作,无论焊接、装配或是打磨作业中,都需要机器人能够合理运动且避障运行,而机器人的防碰避障路径规划和动作优化是其中必要的关键技术。本文以华数HSR-605六自由度机器人为研究对象,围绕机器人智能路径规划问题,按照机器人的智能避障路径生成、机器人逆解关节角运动序列和机器人动作优化平稳运动的思路,研究了机器人关节运动建模、机器人避障路径规划以及机器人关节动作优化等内容。针对上述内容,本文主要的工作如下:(1)首先对特定研究的HSR-605机器人进行数学建模和几何分析,采用标准D-H法建立HSR-605机器人的正运动学方程,并基于Piper准则对机器人逆运动学求解。然后介绍机器人动力学方程的基础和两种推导方式,根据牛顿-欧拉迭代方程对HSR-605的动力学方程中关键参数进行推导。(2)其次,本文提出一种基于运动学理论改进的RRT-Connect路径规划方法,该算法结合了RRT-Connect与RRT*算法的部分优点,引入双向搜索策略优化算法和样条曲线平滑策略,保证机器人在作业期间无碰撞且运动平滑。再者,针对部分具有方向限制的路径,提出一种改进遗传算法对路径点进行重排序,可有效对混合方向限制的路径点重新生成一条可行路径。(3)对获得的平滑路径进行混合最优的轨迹优化研究,通过建立时间最优函数,同时引入力矩约束和能量消耗约束,再将模型中的目标表达式和约束表达式转化到参数空间下,引入中间参数拟合映射关系,将非线性控制问题转化为凸优化问题,约束条件包括加速度、关节力矩的连续性以及机器限位。(4)实验仿真表明,对比其他RRT算法,本文提出的改进RRT-C*算法可行性;通过一组工件的路径点重排序,验证了改进遗传算法的有效性。同时,在一组确定的机器人各关节变化量下,对机器人时间最优轨迹规划和优化算法进行验证,比较改进前后各个关节的力矩和运动量,验证了此算法的可行性。