工业机器人编程方式主要是示教编程和离线编程,面对当前机器人的应用情况和发展需要,示教编程已经难以满足生产需求。离线编程可以克服示教编程的不足,并受到越来越多的重视,因此研究机器人离线编程技术具有重要的应用价值。本文分析了机器人离线编程系统的总体框架,主要研究了机器人运动学、关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划、程序模块和辅助功能模块等机器人离线编程关键技术。在此基础上,针对离线编程的功能需求开发了工业机器人离线编程系统,介绍了其各个基本功能模块的特点和实现方法。利用D-H法实现了6R和5R工业机器人运动学正逆解的算法,针对运动学逆解存在多重解的问题,引入了评价函数,对各组解分析评价,从中选择最优的一组解,并对运动学进行了仿真验证。分析了机器人关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划的方法。主要研究了基于时间最优原则的轨迹规划,通过引入约束条件,计算得到关节轨迹曲线,采用复合形法逐步逼近最优解,实现基于时间最优原则的轨迹规划。研究了基于动能特征的机器人轨迹规划,分别分析了基于动能比例系数的规划和基于动能变化率的规划。研究了自动编程和程序在不同机器人语言之间的转换,开发了离线编程系统,实现了其主要功能。这些关键技术,保证了离线编程的实用性和开放性,具有较高的应用价值。