工业机器人的运行精度和工作效率以及机器人的低冲击运行是机器人重要的研究方向。本文从规避机器人奇异性、对关节摩擦进行补偿以及从机器人的关节空间出发进行轨迹规划算法研究三个方面展开,以实现降低机器人运行中的冲击、提高运行精度的目的。针对D-H法机器人运动学建模的参数复杂和运算速度慢的问题,本文采用四元数法进行运动学建模,该方法简化了模型参数并且在逆运动学求解的运算上速度更快;针对机器人奇异性的存在,本文提出了一种改进的奇异规避算法,规避了机器人通过奇异区时产生的速度突变,降低了通过奇异区时的冲击,保证了机器人运行的平稳性和高精度。针对关节摩擦对机器人关节运动跟踪精度的影响,本文通过对测量的关节摩擦分析基于斯特里贝克模型建立了一个关节摩擦与关节速度、负载力矩的摩擦模型,以遗传算法进行参数辨识,并进行了摩擦补偿控制仿真分析,对机器人低速运行有很好的跟踪性能,提高了机器人的运行精度。在各关节驱动力矩、速度、加速度和加加速度受限的情况下进行了基于焊接应用的六自由度串联机器人的冲击最优轨迹规划。在关节空间采用五次多项式插补算法对各关节设计点到点的运动规划,并以区间极大熵函数算法进行了最优轨迹的设计,通过仿真分析证明了该轨迹可以减小机器人在各关节的冲击,提高了机器人的轨迹精度。在串联机器人上对规划算法进行了实验验证,验证了本文提出的规划算法可以降低机器人运动冲击,提高运行平稳性,并验证了动力学理论模型的正确性。