传统工业机器人示教编程技术效率低、成本高,并且需要具备工业机器人领域专业知识技能的熟练操作员才能完成繁琐的示教编程过程。这导致工业机器人在中小型企业生产中普及率较低,使得中小型企业很难利用新型技术提高生产效率。这不利于我国制造业的转型发展。针对传统工业机器人示教系统的不足,本文研发了一种基于计算机辅助设计的虚拟示教系统,该系统的核心是离线编程(OLP)技术。机器人离线编程技术结合了计算机辅助技术,能够在机器人不脱离生产线的情况下,通过虚拟仿真验证运动轨迹后自动生成实体机器人作业程序。本文的目标是研究一种能从常见的三维CAD软件包中生成机器人作业程序的方法,并在该方法的基础上集成研发一种工业机器人虚拟示教系统。为了实现本文的研究目标,开展的主要研究工作如下:首先利用改进D-H法则对工业机器人进行正逆运动学建模分析,并借助Robotics Toolbox 10.4 for MATLAB软件完成机器人运动学模型的仿真验证。然后研究了虚拟环境下机器人轨迹规划算法,在运动学和轨迹规划算法研究基础上,结合基于CAD的机器人离线编程方法,完成工业机器人虚拟示教软件系统的开发。本文的核心工作在于运用从CAD模型中表示机器人运动特性的合适方法,实现了从机器人虚拟模型中自动提取机器人的运动数据并自动生成工业机器人轨迹/程序的过程,使得工业机器人的运动数据可以从虚拟环境直接映射到真实环境,本研究的目的是为具有CAD和机器人基础知识的人研发一个基于CAD的机器人离线编程软件系统。论文最后通过设计实验,验证了实体机器人完成虚拟示教的测试任务,验证了虚拟示教软件系统的有效性和实用性。