工业机器人作为融合多学科的先进智能化机器在各个工业生产领域得到广泛应用。示教作为控制工业机器人完成作业任务的关键步骤,已成为机器人技术应用研究的重要领域。传统的示教方式包括示教编程和离线编程,该方式通常需要示教者熟悉操作流程和程序指令,对示教者的专业知识要求较高,且示教过程繁琐,交互性差。本文针对上述问题,提出手势引导示教方法,使得示教者将示教的重点放在作业任务本身而非示教流程及指令的学习上,提高交互友好性,降低示教难度。本文的研究内容主要包括:第一章综述了国内外在机器人示教技术与手势交互技术的研究现状,阐述了本文的研究研究内容与意义,最后介绍了本文的组织框架。第二章提出了基于手势识别的机器人运动轨迹生成方法。首先对机器人运动学进行分析,并以广数RB08工业机器人为研究对象构建运动学模型。针对逆运动学多解情况,提出基于连杆加权与角度二范数的最优解提取方法。然后基于KinectV2完成手部坐标系的构建,实现人手与机器人末端执行器之间的位姿映射。最后引入卡尔曼滤波提高跟踪稳定性,并实验验证此跟踪方法的可行性,为后续手势引导示教奠定基础。第三章提出了面向自由空间的手势引导示教路径优化方法。首先利用手势标记点位控制点,实现作业区域引导任务。其次针对引导轨迹点的抖动和聚集问题,采用空间包围球法和Gaussian滤波完成引导轨迹的预处理。然后基于曲率与挠率阈值提取轨迹特征点并完成轨迹初步拟合。最后以Hausdorff距离作为拟合精度评定准则,不断添加特征点直至满足精度要求,完成示教轨迹的优化。第四章提出了面向作业约束的手势引导示教意图再现方法。首先分析作业对象和手势行为特征,提出基于速度分割域的手势引导轨迹分割方法。然后采用改进等距抽样法完成分割轨迹段的匹配与识别。针对作业加工段轨迹,提出量化设计特征与手势特征的方法,实现手势对加工段轨迹的量化意图表达,并结合制造特征生成加工段轨迹。针对作业过渡段轨迹,采用等圆弧段法实现前后加工段轨迹的自动过渡过程。第五章开发了工业机器人虚拟示教仿真系统。该系统包含原始示教盒主要功能,包括手动示教,编程示教和再现示教。并根据本文提出的手势引导示教方法I针对两种作业环境分别添加手势引导示教功能,使得示教过程更加友好、高效。第六章对本论文主要研究内容和创新点进行了总结,并针对目前的不足之处和后续需要深入研究的方向进行了展望。