本文所指的机器人是工业机器人，或称机械人操作臂、机器人臂、机械手等。操作臂的前端装有末端执行器或相应的工具，也常称为手或手爪。手爪是由两个或多个手指所组成，手指可以开与合，实现抓取动作和细微操作。手臂的动作幅度一般较大，通常实现宏观操作。本文对于实际生产中有空间跨度的上下料问题，为了实现跨度大，运动简易明了，采用了三自由度的平行四边形机构。为了确定机器人各连杆之间的相对运动关系，在每个连杆上固接一个坐标系，然后描述这些坐标系之间的关系，本文采用的是D-H法，用一个4×4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，从而推导出“手爪坐标系”相对于“参考系”的等价齐次变换矩阵，建立操作臂的运动方程。为日后应用到该类型机械手的生产实例奠定基础，采用了反变换法来求得运动学的逆解，并运用一个实例进行了验证。在操作臂的运动学的基础上，根据作业任务的要求，计算出了预期的运动轨迹，对机器人的任务、运动路径和轨迹进行了描述。根据上下料工序要求，将机械手的基本运动轨迹规划出来。并利用三次多项式插值函数对每段工作路径进行了分析和插值计算，从而推导出了适合本课题的每段路径的三次多项式插值函数的一般式。最后，对仿真技术和Matlab软件进行了简单介绍，并利用Matlab软件强大的计算和绘图功能对本课题的机械手进行了运动学仿真。在仿真之前，运用各个路径点的加速度连续条件，计算出了各个提升点a和下放点b处的速度值。利用速度和拟定的各个关节变量值即可求出各个路径段的三次插值多项式函数，从而为关节变量随时间变化的仿真奠定了基础。本章以p1→p2路径段为例，对所有在该路径段有动作的关节变量进行了仿真，并得到了6段平滑无奇异点的曲线。