Để nâng cao hiệu quả công việc và cho phép robot hoàn thành các nhiệm vụ cụ thể trong thời gian ngắn nhất có thể, cần phải có kế hoạch chuyển động hợp lý. Lập kế hoạch chuyển động ngoại tuyến được chia thành lập kế hoạch đường dẫn và lập kế hoạch quỹ đạo.
Mục tiêu của việc lập kế hoạch đường đi là làm cho khoảng cách giữa đường đi và chướng ngại vật càng xa càng tốt và chiều dài của đường đi càng ngắn càng tốt; Mục đích của lập kế hoạch quỹ đạo là làm cho thời gian chạy của robot càng ngắn càng tốt hoặc năng lượng càng nhỏ càng tốt trong quá trình chuyển động không gian chung của robot. Lập kế hoạch quỹ đạo bổ sung thông tin chuỗi thời gian trên cơ sở lập kế hoạch đường đi và lập kế hoạch tốc độ và gia tốc của robot khi thực hiện các nhiệm vụ để đáp ứng các yêu cầu về độ trơn và khả năng kiểm soát tốc độ.
Dạy và phát lại là một trong những phương pháp để đạt được kế hoạch đường dẫn. Dạy và ghi kết quả dạy qua không gian thao tác được lặp đi lặp lại trong quá trình làm việc. Việc giảng dạy tại chỗ tương ứng trực tiếp với các hành động mà robot cần hoàn thành và đường dẫn trực quan và rõ ràng. Nhược điểm là đòi hỏi người vận hành có kinh nghiệm và tiêu tốn nhiều thời gian. Đường dẫn không nhất thiết phải được tối ưu hóa. Để giải quyết các vấn đề trên, một mô hình ảo của robot có thể được thiết lập và việc lập kế hoạch đường đi của nhiệm vụ có thể được hoàn thành thông qua hoạt động trực quan ảo.
Lập kế hoạch đường dẫn có thể được thực hiện trong không gian chung. B-spline tinh túy có thể được sử dụng làm hàm nội suy của quỹ đạo khớp và tích phân bình phương gia tốc so với thời gian chuyển động có thể được tối ưu hóa làm hàm mục tiêu để đảm bảo chuyển động của từng khớp đủ trơn tru. Ngoài ra, quỹ đạo chung của rô-bốt có thể được nội suy bằng cách sử dụng đường nối B bậc năm và các giá trị điểm cuối tốc độ và gia tốc của từng khớp của rô-bốt có thể được định cấu hình tùy ý theo các yêu cầu về độ trơn. Ngoài ra, việc lập kế hoạch quỹ đạo trong không gian chung có thể tránh được điểm kỳ dị của không gian hoạt động. Một nhóm cũng đã thiết kế thuật toán tối ưu hóa quỹ đạo chung để tránh điểm kỳ dị trong không gian chung. Sử dụng dự phòng chức năng khớp của robot hàn hồ quang 6-DOF trong quy trình tác vụ, lấy điểm kỳ dị của robot và các ràng buộc khớp làm ràng buộc, phương pháp TWA được sử dụng để tính toán tối ưu hóa.
Quy hoạch đường dẫn không gian chung có những ưu điểm sau so với quy hoạch đường dẫn không gian hoạt động:
1. Tránh được vấn đề về điểm kỳ dị của robot trong không gian vận hành;
2. Do chuyển động của rô-bốt được điều khiển bởi động cơ khớp nên tránh được một số lượng lớn các tính toán động học thuận và động học nghịch trong không gian khớp;
3. Quỹ đạo của từng khớp trong không gian khớp thuận tiện cho việc tối ưu hóa điều khiển.