机器人离线编程能够有效地解决人工在线示教编程占用生产资源,效率较低的问题。砂带研抛工艺因其灵活高效的弹性加工方式和低廉的加工成本优势,近年来日益受到重视,在研抛过程中操作者对加工力的控制至关重要,既直接影响零件的加工效果,也决定了下一步加工路径的规划。但是,由于目前的计算机辅助离线编程技术不能提供直接的力觉交互,因此,机器人砂带研抛工艺轨迹规划多采用人工操作、在线示教的方式。基于虚拟现实的离线示教技术为砂带研抛工艺提供了具有力觉交互的离线示教功能,能够有效实现砂带研抛时对加工力的控制,使操作人员可以在虚拟环境下进行自然真实的示教操作。本文围绕基于虚拟现实的砂带研抛工艺仿真,对研抛加工过程中力觉建模技术及零件加工效果的渲染技术进行了重点研究,主要工作如下:(1)分析砂带研抛工艺的加工机理与加工力影响因素,研究加工时接触轮、砂带与零件的接触特性及产生力觉的原理,结合加工操作步骤流程,提出了面向虚拟砂带研抛过程的连续力觉模型,实现了虚拟示教过程中真实连续的力觉交互反馈。(2)对虚拟零件加工效果的实时渲染技术进行了研究。首先进行了实际的砂带研抛实验,对加工工件表面进行数据采集、还原;分析了砂带研抛微尺度表面的特征。然后,基于C-T光照模型,引入了分形理论中能表征各向异性的W-M函数用于生成研抛表面的法向矢量分布,提出了一种新的针对虚拟砂带研抛工艺的实时渲染算法,实现了加工表面效果仿真。(3)进行软硬件集成开发,构建了虚拟加工场景,开发了砂带研抛离线示教原型系统,实现了虚拟研抛加工过程中的实时力觉反馈和虚拟零件加工效果的实时渲染。通过研抛实例验证实验及对比实验,对原型系统的主要功能进行了评估。实验结果表明,原型系统能充分实现虚拟示教的功能,为用户提供高效、自然的操作体验,不仅节省了生产资源,而且有效提升了离线示教效率。