随着机械制造智能化和科技的飞速发展,机械臂凭借着高效率、高生产质量等优势被广泛用于焊接、搬运、分拣等生活及生产中。现如今的机械臂为适应各种复杂与特殊的工作环境,对机械臂运动系统的要求也越来越高,轨迹规划又是机械臂运动系统中最重要的环节之一,也是运动控制的基础,其直接决定了机械臂的工作质量,因此,高效可靠的轨迹规划能很好的提高整个运动系统的稳定性能。当前机械臂轨迹规划的重点和热门研究包括机械臂的能量,时间最优,以及精度和震动等方面,而本文在主要针对六自由度机械臂的轨迹规划问题展开研究同时对其进行时间最短优化,本文的具体研究内容以及研究的成果包括如下:（1）介绍机械臂的相关基础理论,以常用的工业机器人PUMA560为研究对象,根据论文的研究需要,采取标准D-H法建立PUMA560机械臂的数学描述和运动学模型。由机械臂的数学模型推导正逆运动学方程,并详细分析了机械臂的正逆运动学求解问题,随后采用蒙特卡洛方法分析机械臂空间作业范围,保证机械臂在工作空间内作业。在Matlab软件中完成上述仿真实验,结果表明理论的正确可靠性。（2）研究机械臂在笛卡尔空间以及关节空间中的不同算法对运动性能的影响,在关节空间中分析了高次多项式插值算法,以及B样条插值等算法在机械臂轨迹规划中的应用。重点研究分析了三次均匀B样条曲线对六自由度机械臂进行轨迹规划的问题,通过Matlab软件的仿真结果可以得到,无论是各关节的速度、加速度以及角位移运动曲线的平滑性还是连续性都能很好的避免机械臂运动过程中的震动以及冲击等问题。（3）在时间最优轨迹规划问题上采用改进粒子群算法在机械臂满足运动学约束下尽可能提高速度以及加速度来缩短机械臂运动的时间,本文即在上述三次均匀B样条曲线轨迹规划的基础上,通过构造该轨迹运动时间函数,再将其作为改进粒子群算法的适应度函数,最终求取得到机械臂在相同轨迹下运动的最优时间,在Matlab中结合机器人工具箱进行仿真实验,结果表明,该算法能极大的提高机械臂的工作效率,运行时间优化将近32%。（4）建立六自由度机械臂控制系统实验平台,对上述理论研究部分进行实验,实验验证了本文算法的有效性。