为实现挖掘机器人的自主挖掘功能,本文对挖掘机器人进行了轨迹规划方法的研究。首先在D-H坐标系下建立了挖掘机器人工作装置简图,完成正逆运动学分析,实现了位姿空间与关节空间的相互转换。结合挖掘机器人的结构参数,对挖掘机器人工作空间范围进行仿真分析,选取合理的作业区域,设定挖掘关键点,通过空间样条曲线插值法获得挖掘机器人的空间挖掘路径。通过机器人工具箱(Robotic Toolbox)进行轨迹规划问题的研究,建立挖掘机器人的连杆机构模型,实现正逆运动学仿真、完成笛卡尔空间路径仿真以及点到点的运动轨迹规划仿真,针对该轨迹规划方法仅能满足点到点运动规划的特点,进一步通过Matlab软件完成关节空间轨迹规划算法编程,进行轨迹规划仿真研究。为实现挖掘机器人连续路径下的挖掘过程规划,在关节空间提出了2类轨迹规划算法,即:关节空间分段多项式插值法,包括3-3-5-3-3、3-3-3-3-3、3-3-3-3-5分段多项式插值法;以及关节空间函数拟合法,包括n次多项式拟合法及傅里叶级数拟合法,并对这些轨迹规划方法进行仿真,对比说明各种轨迹规划方法的适用条件及优缺点。选择分段多项式3-3-5-3-3轨迹规划方法,结合工作装置的动力学特性要求,提出了一种新的分段可变阶多项式轨迹优化方法,对于轨迹规划结果中加速度阶跃较大、超出约束值的轨迹多项式段,通过各关节加速度的约束值,逆向求解修正多项式的最高阶次数,实现二次规划,并进行轨迹规划仿真,满足了工作装置结构动力学特性要求。对于修正前后得到的轨迹规划结果,通过正运动学计算,实现将关节空间的轨迹规划结果映射到笛卡尔空间中铲斗的空间路径,通过与预先规划的挖掘路径进行比较,得到修正后相比修正前的路径与预先规划的路径误差更小,精确度更高。本文通过优化得到的分段可变阶多项式轨迹规划方法,能够完成挖掘机器人连续路径下的工作任务、工作过程平稳连续、工作精度较高、满足工作装置结构动力学特性要求。