仿人机械臂是根据人体的手臂结构进行仿生设计的机械臂,具有关节自由度多,结构紧凑,以及运动更加灵活等特点,而仿人机械臂的运动规划,一直是机器人颌域研究的热点,受到国内外众多研究人员的广泛关注。机械臂的运动规划主要包括了两方面的内容。一方面是轨迹规划,即在关节空间或者笛卡尔空间中规划出一条由起始状态到目标状态的运动轨迹;另一方面是逆运动学求解,主要是笛卡尔空间中末端执行器的位姿与关节空间的关节角向量之间的关系。本文以基于串联弹性关节的仿人机械臂为研究对象,研究仿人机械臂的运动规划与优化算法,重点对仿人机械臂的轨迹规划和逆运动学进行研究,特别是针对基于二次型规划的解析求解方案。本文主要的研究内容如下:1、研究了一种受运动学限制的末端平滑运动规划算法。该方法以运动时间最短为目标,其中针对机械臂末端平滑轨迹的规划包括点到点以及过渡段的轨迹规划方法,研究了一种在多维度下进行时间相位同步的方法。2、研究了一种求解具有冗余自由度的仿人机械臂逆运动学方法。基于该方法提出了一种关节角的优化方法,以机械臂关节角转动距离最短为优化目标,使用离线及在线的离散寻优方式对该关节角进行优化,充分利用仿人机械臂的冗余特性,增加了运动的灵活性。3、提出了 一种基于二次型规划的运动学方法,将机械臂的末端位姿与关节角的关系转换到速度和加加速度层面,该问题求解方法有基于线性变分不等式的求解器以及数值求解方案。此外,研究了一种基于该方法的零空间自运动规划,提出了一种基于该方法的速度层面的机械臂避障的规划及加加速度层面的机械臂运动规划方案。