随着许多生产车间小批量、多品种生产工位对提高生产效率和生产质量、提高生产过程自动化和智能化、降低工人劳动强度的需求的日益增长,人与机器人协同作业已成为未来发展趋势之一。具有冗余自由度的七自由度协作机器人由于具有更好的灵巧性从而可以在狭小复杂的环境下高质量完成作业任务,已得到越来越多的重视和应用。本论文针对机器人在狭小作业空间或具有障碍的环境中进行作业从而需要进行躲避障碍的需求,开展了一种七自由度机器人的运动学逆解求解方法及基于距离标识的机器人避障运动规划方法研究。通过仿真研究对本论文所提出的机器人避障运动规划方法进行了验证。本论文的主要研究工作为:通过对一种七自由度冗余机器人的机构特点及其等效机构进行分析,引入冗余角作为额外的运动学逆解求解约束,使运动学逆解由无穷多组变为唯一组,采用几何方法,得到了机器人逆运动学的封闭解;研究了二维平面内障碍物的离散化,并通过逐行逐列扫描的方式,将栅格的距离信息直接作为其属性,完成二维栅格的距离信息的赋值,并且栅格距离信息以矩阵形式保存。在此基础上,将栅格离散化及赋值的方法由二维拓展到三维空间,完成三维网格的划分与距离信息赋值,并以三维矩阵的形式保存全部栅格的距离信息,对栅格距离信息的方便查询提供了基础。分别从机器人末端运动路径避障和机器人自身结构避障两个层面进行规划,其中,机器人末端运动路径通过二分矢量搜索方法,提高了搜索的效率,避免了陷于局部陷阱的可能;进而在机器人末端位姿已知的情况下,为满足避障的需求,通过对机器人肘部中心位置所在栅格的距离信息的评估,优化出使肘部远离障碍物的肘部位置,并求出此时对应的冗余角,进而根据运动学逆解求解方法,确定了机器人关节变量(逆解)的迹避障规划结果,从而完成机器人末端和机器人自身结构的全面避障运动规划。选取了一个特定的典型避障操作应用场景,根据设定的环境和操作任务需求,先后对工作场景进行三维网格划分、网格距离赋值、避障运动规划等,从而得到机器人运动轨迹及该轨迹对应的关节值序列,最终通过机器人的仿真运动验证前文的研究内容的正确有效性。本论文的主要贡献为:(1)本文将二维平面栅格及三维空间栅格与障碍物的距离信息作为栅格自身的属性信息以二维和三维矩阵的形式储存起来,该过程在栅格离散化的过程中即可实现(直接赋值),无需通过复杂的距离检测和计算,具有简单易用、便利高效等特点,为后续的避障运动规划提供了极大的便利;(2)基于本文提出的具有距离标识的栅格模型,提出了一种通过简单的几何运算和搜索即可实现的避障路径规划方法,得益于栅格的距离标识信息,该方法无需复杂计算,简单高效,为机器人(机械臂)的避障运动规划提供一种可行的解决思路。