作为智能制造发展的一个重要突破口,机器人加工已引起世界各国的广泛关注。相比于多轴数控机床,机器人具有操作空间大、柔性好、成本低、智能化、协同性高等优势,为大型复杂零件制造提供了新的思路。为了实现机器人的高效高精加工,需要对机器人加工的位姿优化、路径光顺与实时轨迹生成等环节开展研究。当前,针对以上研究尚存在以下问题:已有的位姿优化方法主要是基于奇异避免的策略,没有考虑机器人的刚度性能;现有的机器人路径光顺方法在姿态光顺时不能满足刀轴的转接误差,也没有实现刀具位置与姿态的运动同步;目前的速度规划与轨迹生成方法没有考虑机器人非线性运动学的影响,导致在一些局部区域的关节速度或加速度超出最大值约束。本文以机器人高效高速加工为目的,对机器人加工的路径光顺和轨迹生成开展研究。首先,提出了基于刚度性能最优的位姿优化算法,将绕刀轴旋转的自由度视为优化变量,用遗传算法求解出位姿连续和机器人刚性高的机器人加工路径,保证加工的动态性能与稳定性。接着,为了提高机器人的跟踪能力和加工效率,采用了2条3次Bezier曲线对加工路径进行转接光顺,并给出了同步运动参数化的方法。为了严格控制刀轴的转接误差,工具坐标系的姿态用欧拉角进行表示。然后,基于7段式S型速度规划,提出了一种前瞻实时轨迹生成方法。在前瞻过程考虑了机器人非线性运动学的影响,使生成的轨迹满足各个关节电机的驱动约束,并通过仿真和实验对所提的前瞻速度轨迹生成方法的有效性进行了验证。最后,结合已完成的工作,开发了基于UG的机器人加工离线编程软件,包含了后置处理、动力学建模、误差补偿和运动仿真等功能,实现了机器人加工的自动编程。