随着我国深入实施智能制造工程,工业机器人在工业生产中应用越来越广泛。在机器人应用过程中,若实现比较简单的作业,例如基本的搬运、点焊与喷涂等基础作业,手动示教编程可以满足要求,但是对于一些加工精度要求比较高、轨迹较为复杂、操作环境恶劣的加工场合,示教编程在精度、效率以及安全性上难以保证。离线编程相对于示教编程,可以提高加工轨迹精度、提升编程效率并且改善编程环境。国内外机器人离线编程软件主要缺乏完善的针对自由曲面的CAM功能,进行复杂轨迹的轨迹规划时,需要其他CAM软件的配合使用。因此为了方便复杂轨迹的机器人加工,需要将CAM功能整合到离线编程软件中。由于UG具有完善的CAM功能,因此基于UG平台进行离线编程软件的开发,具体内容如下:(1)建立6轴D-H机器人运动学模型并根据安川MS165机器人连杆参数,推导了机器人运动学正解和反解计算过程。并且针对多解的问题,介绍了多解性的分析与处理。(2)离线编程软件设计。分析了UG软件的主要功能、二次开发的工具以及流程。最终基于Visio Studio对于UG软件进行二次开发。介绍了机器人离线编程软件整体架构,重点分析了工件标定、轨迹规划与运动求解模块、运动仿真与干涉检查模块以及机器人后处理模块的设计与实现。(3)离线编程软件在机器人三维激光切割中的应用。机器人三维激光切割系统主要由工业机器人系统、激光器系统、高精度电容式随动系统、PLC控制系统以及辅助气体供给系统组成,分别介绍了关键设备的具体参数与性能。进行了机器人激光切割加工实验,验证了机器人三维激光切割系统以及离线编程软件的实用性。通过与示教编程激光切割实验对比,结果证明,离线编程软件在轨迹精度、效率方面,相对于示教编程有着较大优势。(4)离线编程软件在机器人柔性冲孔系统中的应用。介绍了汽车覆盖件制孔的背景。汽车覆盖件柔性机器人系统主要包括机器人系统、冲孔钳、高精度回转工作台、安全保护装置以及PLC控制系统组成。设计了一种新型机器人冲孔末端执行器-冲孔钳,实现了“软到位”和“增力自适应”冲压技术。进行了机器人冲孔加工实验,证明了离线编程软件的准确性与实用性。对比实验证明,在机器人冲孔作业中,离线编程相当于示教编程,在效率方面有着大幅度提高。