随着机器人技术的不断发展,娱乐机器人顺势而起。娱乐机器人是通过对一般机器人进行一些拟人化的外形改造、硬件设计并同时运用相关娱乐形式进行软件开发而得到的一种用途广泛、形式多样的服务型机器人。娱乐机器人具有广阔的市场前景,面临巨大的产业发展机会。体操机器人作为一种典型的娱乐机器人,具有较高级的表现形式,而本课题所研究的高低杠体操机器人动作连贯、程序紧凑,将使机器人娱乐提升到新的高度,给观众带来全新的视觉体验。首先,本文在对比分析国内外体操机器人的基础上,设计了一种体操机器人构型,其对质心位置不需作特殊要求;接下来给出了该机器人的典型体操动作序列,分析了两侧手爪不同状态(均闭合、均张开及单侧闭合)下的自由度;建立了体操机器人的动力学模型,对模型进行了求解并在虚拟样机环境中进行了仿真验证。其次,基于遗传算法对体操机器人进行了离线规划,建立了关于角速度的优化模型,实现了对体操机器人关节运动轨迹的整体规划。基于SIP算法设计了一种在线轨迹规划算法,其结合前述离线算法的轨迹结果可以极大减少规划过程的计算量。对上述两种规划方法的仿真验证表明离线算法能够完成较复杂的规划任务,在线算法的计算量较少,可以满足轨迹规划要求。最后,针对体操机器人的结构设计问题,分析了几何参数和惯性参数对运动的影响并归纳了主要参数,为优化设计提供理论依据。分别利用离线算法和在线算法对典型的体操动作序列进行了规划,验证了规划算法的实用性及动作序列的可行性。