机器人是智能装备的代表,是国家的战略支撑技术,对现代制造业、国防安全和社会发展至关重要,被称为是新技术革命的核心技术之一。当前,能够与人协作并完成复杂动态任务的新一代协作型机械臂正成为机器人领域的一个研究热点。传统的工业机器人一般都要使用围栏把机器人和工作人员进行隔离,而协作型机械臂则可以与工作人员处于同一工作区域[1]。在与人共处同一物理空间时,保证人机系统的安全至关重要。对于协作型机械臂,实现机械臂运动过程中的碰撞预警,并快速做出反应,以保护机器人及人的安全是基本的安全防护功能。在人机协作环境下,工作人员与机械臂共处同一工作空间,工作人员的活动可能阻碍机械臂的正常工作状态。当触碰到人体或其它障碍物时,机械臂将暂停工作进程,如果该障碍物一直存在,那么机械臂将一直保持准静止状态,机械臂的工作效率会受到极大的影响。本文以中科院重点部署项目“下一代工业机器人关键技术及系统开发”（课题编号:KGZD-EW-608-1）为依托,针对人机协作场景下的安全性问题,以Kinect作为环境感知传感器,基于优傲机器人UR5开展协作型机械臂的动态轨迹规划方法研究,主要研究工作包括:（1）对比传统的工业机器人,阐述分析了协作型机械臂的研究发展历程、技术优势及应用前景,重点研究分析了协作型机械臂环境感知和在线轨迹规划的国内外研究现状;针对人机协作场景,论述了机械臂动态轨迹规划的研究意义,提炼了科学问题。（2）以UR5机械臂为研究实验对象和验证平台,开展了协作型机械臂的运动学分析,基于D-H参数法建立了正、逆运动学模型,利用MATLAB的机器人工具箱对模型进行了仿真验证;采用综合法求解了 UR5机械臂的雅克比矩阵,建立了机械臂末端执行器的速度与各关节速度间的映射关系。（3）分析了 Kinect相机的工作原理及技术应用,建立了 Kinect深度图像到RGB图像的映射模型,采用张正友标定法完成了 Kinect相机的内部参数标定;研究提出了一种基于霍夫变换与最小二乘法相结合的Kinect相机外参标定方法,通过对机械臂末端执行器在相机坐标系和基坐标系下多组点数据的提取分析,完成了 Kinect相机的外部参数标定。（4）基于Kinect库文件完成了人体检测程序二次开发,实现了人体26个关节点在Kinect相机坐标系下的位置检测和基于OpenCv的人体骨架模型图像显示;利用UR5机械臂的报文信息,提取了末端执行器在基坐标系下的位姿;在此基础上,利用齐次坐标变换实现了同一工作空间下的人机距离在线检测。（5）针对人机协作场景下人体障碍物的复杂性与不可预测性,提出了一种APF-RV动态轨迹规划算法,根据工作空间中人体与机械臂末端执行器的位姿及运动速度关系在线生成排斥向量,实现了分时段对不同运动状态人体障碍物的动态避碰规划;构建了上位机与Kinect相机和UR5机械臂的联调联试平台,对上述理论方法的可行性和有效性进行了实验验证。