机器人已经广泛应用于工业生产中,从事点焊、弧焊、喷漆、搬运、装配等作业;在电子工业、核工业、深海、外太空,机器人正发挥着巨大的不可替代的作用。尤其在汽车制造行业显得更为普遍。怎样才能使所设计的机械手节省能源、运动精确、提高效率,成为科研人员研究的重点。本论文以日本T3通用型机械手作为实体模型,从运动学角度研究了五自度串联型机械手的运动轨迹。本文结合空间曲线的积分和曲率数学知识,建立了本文机械手的优化模型并对该机械手的运动轨迹进行了优化,使其满足运动轨迹最短,运动平滑的优化目标。本论文通过借鉴日本T3通用型机械手的几何结构和运动原理,利用Pro/E三维建模软件建立了五自由度串联型机械手的实体模型。同时,对所建立的机械手实体模型采用D-H法建立了该机械手的杆件坐标系,从而确定了机械手的结构参量和关节变量。应用机械手的正逆运动学方程获得了各杆件的齐次变换矩阵和机械手在关键点处的关节变量值。通过采用3次多项式对该机械手的关节轨迹进行了规划,得到了优化函数的设计变量—关节轨迹系数。通过求解获得了末端执行器的空间位姿函数,利用空间曲线积分理论建立了机械手的目标函数和约束条件,然后利用MATLAB软件中的优化功能函数,进行了优化求解,并获得了收敛性结果。最后应用Pro/Mechanism模块对机械手的运动状态进行了仿真,从而得到了机械手末端执行器的运动轨迹和各关节的位移、速度、加速度,为机械手的性能分析提供了大量数据资料。本论文通过对五自由度串联型机械手的优化,实现了机械手运运平稳,空间运动轨迹最短的目标,最终验证了从研究空间曲线本身的特性来优化机械手运动性能理论的正确性,从而扩展了机械手的优化理论,为机械手的设计提供了理论和现实依据。