协作机器人可以在没有安全防护装置的作业空间中,与人类在一起安全地协同工作。相较于传统的工业机器人,协作机器人具有占地空间小、便于安装、安全性好、准确度高、可拖动示教等优点。目前协作机器人在医疗、电子设备制造、教学研究等行业得到了广泛的应用,具有很好的发展潜力。基于此,本文以优傲公司生产的UR10型六自由度协作机器人为研究对象,深入研究了六自由度协作机器人的运动学建模问题、笛卡尔坐标系下的直线轨迹规划问题、微分运动学问题以及动力学建模问题。具体内容如下:(1)以UR10型六自由度协作机器人为研究对象,分析了其连杆坐标系的建立过程以及坐标变换矩阵的求解方法。根据对UR10型六轴协作机器人的结构参数及D-H规则的分析,建立了正运动学模型,并根据解析法,解决了六自由度协作机器人运动学的逆解问题。随后通过MATLAB中的机器人工具箱,验证了六轴协作机器人运动学模型的准确性。并基于机器人的运动学知识,提出了一种基于笛卡尔坐标系的正弦启停轨迹规划算法,用于解决协作机器人的轨迹规划问题,并进行仿真验证。(2)根据协作机器人操作空间与关节空间的线性映射关系,采用矢量微分法,求解速度雅可比矩阵,并依据速度雅可比矩阵行列式的值是否满秩,分析协作机器人的奇异性问题。并通过虚功原理,求出了力雅可比矩阵,分析了机器人末端执行机构与旋转关节中的力平衡关系。(3)使用拉格朗日功能平衡方法,推导出了六轴协作机器人的动力学模型,并详细说明了如何使用MATLAB工具箱中的动力学正解和逆解函数进行仿真分析。并采用Udwadia-Kalaba理论,解决了根据拉格朗日功能平衡法建立的动力学模型难以求解外部约束力的问题。