针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题，提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象，建立六自由度串联机器人运动学模型，解算机器人笛卡尔空间与关节空间映射关系。基于雅克比矩阵与奇异位形的关系模型，分析和预测机器人运动轨迹中存在的奇异区域。当机器人末端处于奇异区域或奇异预测域时，记录初始关节角序列作为奇异区域轨迹规划输入，利用五次多项式插值方法迭代更新奇异区域内的轨迹路径，机器人既定的运动路径与更新后的奇异规避路径结合形成机器人新的规划轨迹路径，保证机器人关节角运动学参数连续性的同时，规避奇异区域。实验结果表明，提出的奇异预测域及实时优化的奇异规避轨迹规划方法，能够抑制机械臂奇异区域附近关节角速度的激变，减少奇异位形对机器人运动性能的影响。