目前,对机器人的使用正逐步地渗透到工业生产、科技、军事、医疗以及人们日常生活的方方面面。不过,工业生产应用的机器人产品大多数都还停留在第一或者第二代,不仅自动化程度不高,而且精度相对低,并存在着一些安全隐患。随着对机械臂视觉的深入研究与应用,与之配套的路径规划技术也显得越来越重要了。本文基于六自由度机械臂,分析了机器人运动学知识、碰撞检测技术、路径规划的算法等,设计了一套性能较为优越的避障路径规划方案。论文的主要工作如下:(1)对机械臂的运动学建模进行了研究。采用改进后的D_H参数法建立了机械臂模型,并分析和推导了机械臂的正运动学以及逆运动学方程,并针对逆运动学解存在多解的情况,提出采取各个关节转角变化之和最小原则选出一组相对最优解。以型号为IRB1410的六轴机械臂为例,利用MATLAB仿真软件中的机器人仿真建模库Robotics Toolbox建立机械臂的模型、验证推导的正逆运动学解方程的正确性。最后,采用蒙特卡洛方法求解了机械臂的工作空间。(2)设计了一种采用包络盒的碰撞检测方法。根据机械臂的本体结构特征对其连杆采用圆柱体进行包络,根据障碍物具体的形态,对其使用圆柱体或者球体进行包络。为了进一步简化计算过程,把机械臂的连杆抽象为线段,其半径叠加到包围障碍物的几何体上。碰撞检测转化为判断空间中简单几何体是否相交。(3)对路径搜索算法进行了研究和改进。分析了 RRT算法以及改进的RRT-connect算法和RRT*算法的原理,为了对比各自的特点,分别采用这三种算法做路径规划仿真。本文提出在RRT*算法的基础上加入目标引力,使随机树朝着目标点的方向进行扩展,为避免局部最优,又加入了自适应变步长的思想,发生碰撞时仍按随机采样策略进行扩展,否则采用目标引力策略进行随机树扩展,这种方法使得到的路径在时间和路径长度上都得到了优化,且路径搜索不会陷入局部最优。(4)设计了一套六自由度机械臂避障路径规划方案。在MATLAB软件中分别采用RRT*算法、RRT-connect算法以及本文改进后的RRT*算法进行机械臂避障路径规划实验。最后,又在一款专门针对ABB机器人的计算机仿真软件RobotStudio做了仿真实验,验证了所规划出的路径的有效可行性。仿真实验结果表明,本文提出的改进RRT*算法既克服了基础RRT算法和RRT-connect算法的高随机性又改善了 RRT*算法扩展慢迭代次数多的缺点,同时具备时间和路径上的优势。