在运动学约束下，为使得乒乓球发球机械手能够完成快速、连续、高精度的发球动作，以多项式插值轨迹规划法为基础，结合粒子群优化思想，提出了一种基于改进粒子群算法的多项式插值轨迹规划方法。通过对五自由度兵乓球发球机械手的运动学分析，获取路径点在关节空间中相对应的高精度位置后，采用多项式插值法规划机械手的运动轨迹，同时利用非线性变换的惯性权重和学习因子增强粒子群算法的搜索能力，借此来优化轨迹的运行时间，最终得到了连续、平滑且时间最优的运动轨迹。通过Matlab仿真结果对比，验证了该方法对乒乓球发球机械手进行轨迹规划的可行性和有效性。