随着科技的发展和工业4.0的提出,机器人技术得到了广泛应用,随之对机器人编程技术的要求也越来越高,由于传统示教在线编程效率、精度低、安全性差等问题的存在已经远远满足不了市场需求。目前国内外许多公司都开发有自己专用的一套离线编程系统软件,但价格昂贵且不开源,只限于自己公司的机器人使用,通用性较差,为此有必要对机器人离线编程系统进行深入研究,且离线编程系统在验证机器人性能方面发挥着不可替代的作用。本文以一款六自由度模块化串联工业机器人作为研究对象,采用MVC架构模式对该离线编程系统进行设计,主要由运动学、轨迹规划、虚拟建模、离线编程、辅助功能几大模块组成,具体研究内容如下;针对运动学求解问题,采用D-H参数法对机器人连杆建模,通过连杆坐标齐次矩阵变换进行正运动学分析,针对逆运动学问题,在分析了解析法求解之外,提出q解析法+BP神经网络(q(28)0,1???6)相组合的模式进行逆解的求取,并根据不同的组合模式进行了逆解误差的分析,找到了求该机器人逆解最优的组合模式,为开发离线编程系统的运动学模块奠定了基础。针对机器人轨迹规划问题,讨论了机器人在关节空间和笛卡尔空间轨迹插值算法,然后分析了机器人在关节空间不过路径点和过路径点的三次多项式插值、五次多项式插值、抛物线过渡线性插值算法和不同算法之间的优缺点,接下来分析了机器人在笛卡尔空间直线和圆弧轨迹插值,为实现离线编程系统虚拟模型的轨迹规划和动态仿真提供了方法。针对虚拟建模实现的问题,本文采用MFC和Open GL技术对Solid Works建立的连杆模型输出的STL格式文件进行读取,当连杆文件数据信息读取完之后,通过Open GL中的旋转、平移等函数对连杆重组,完成虚拟模型的建立。针对离线编程模块的开发,在研究其他机器人编程语言的基础上,本文规范一种编程语言,并针对该规范语言的格式进行解释,编程模块又分为离线示教和离线手动编程两种方式。辅助功能模块主要有:改变背景和机器人的颜色、视图的切换、机器人手爪张开和闭合、显示机器人实时状态信息、绘制机器人末端运动曲线等。最后,使用该系统进行复杂轨迹的轴套装配实验,通过手爪运动的轨迹和状态信息显示,验证了该离线编程系统架构设计的稳定性、平台结构的灵活性和可靠性。