以集装箱后端自动化焊接生产线上焊接机器人的应用为背景,研究焊接机器人离线编程系统中运动学分析、轨迹规划以及三维可视化仿真的相关技术。文章主要针对焊接机器人离线编程系统中的空间模型模块、运动仿真模块、轨迹规划模块、标定模块和通信接口模块进行了研究,架构起离线编程系统的总体框架,实现离线编程系统对虚拟环境的交互式控制。文中首先建立起机器人的运动学模型,对机器人运动学、工件标定和奇异点问题进行了分析,确定了机器人通过奇异域的算法并进行了仿真。然后对机器人笛卡尔空间的运动路径进行了轨迹规划算法及焊接机器人焊接姿态的研究,讨论了运动轨迹的直线插补与空间圆弧插补算法,并在此基础上给出了采用贝塞尔曲线过渡的直线-直线相连,直线-圆弧相连的轨迹插补算法。为实现离线编程系统中图形仿真功能,以OpenGL技术作为图形支撑,将OpenGL与SolidWorks相结合,取长补短,利用SolidWorks强大的建模功能建立机器人及其工作环境的三维模型,导入到OpenGL中进行真实感渲染,并通过矩阵变换的方式实现三维图形的可视化仿真。最后结合项目的实际需要,以广州某设备公司生产的GR-C型工业机器人为实验平台,在实际环境下对项目中的典型工件进行轨迹规划,将离线编程系统所生成的运动指令发送到机器人控制器以驱动机器人运动,验证前文所研究的算法的正确性与实用性。