工业机器人系统主要由机械本体、伺服驱动、控制系统和示教器四大部分组成。其中示教器是重要的人机交互工具,操作人员可通过示教器查看和更改机器人的位姿、状态、参数和运动模式等信息,还能通过手动示教和加载程序的方式操控机器人运动。随着机器人应用范围的不断扩大和作业任务复杂性提高,人们对具备机器人三维模型可视化功能的示教系统提出了需求。本文以华数Ⅱ型HSR-JR612六关节工业机器人为研究对象,通过对工业机器人运动学、轨迹规划、三维虚拟仿真和示教编程技术展开研究,在Qt和OpenSceneGraph(基于OpenGL的开源场景底层开发库)平台上开发一种基于六关节工业机器人的可视化示教仿真系统。本文采用模块化思想,根据功能不同将系统划分为三维仿真、运动规划、示教编程、程序解析、人机交互、通信和文件管理等模块,分别开发各模块。对示教仿真系统的三维仿真运动算法基础,即机器人运动学和轨迹规划进行研究,为实现三维运动仿真奠定了基础。对机器人运动学研究,建立各关节的坐标系,推导出运动学正逆解方程,实现了机器人正逆解求解;对机器人轨迹规划进行研究,在关节空间研究了抛物线过渡的线性插值、五次多项式和三次B样条轨迹规划方法,保证了机器人运动仿真轨迹和速度平滑,在笛卡尔空间给出了直线运动和圆弧运动的轨迹规划方法,实现了机器人模型在空间内按照指定的轨迹运动。对示教仿真系统的三维仿真、示教编程、程序解析和人机交互四个主要功能模块进行研究,搭建了示教仿真系统的框架。在实现传统示教器功能的基础上,实现与机器人控制器联机的情况下,能实时读取机器人的状态信息并同步显示机器人的三维模型;与控制器不联机的情况下,能够实现虚拟示教、程序解析、运动仿真等功能。基于以上研究搭建了本可视化示教仿真系统的测试平台,通过系统与机器人控制器联机进行在线测试,断开连接进行离线测试,验证机器人示教编程、虚拟示教、程序解析、运动仿真等功能。