随着我国经济的快速增长和中国制造2025战略的不断推进,工业机器人日益融入经济社会的方方面面,由于机器人设备具有成本高、不易掌握和操作危险的特点,给相关人员掌握机器人操作与编程相关知识带来了困难,并造成了机器人领域人才缺口扩大的现象。针对学习机器人技能成本高和传统学习方式较为枯燥且缺乏沉浸感等问题,本文研究提供了一种新的虚拟现实结合示教与编程的机器人学习方式,并开发了VR环境工业机器人操作教学仿真系统。本系统重点在使用HTC VIVE设备的VR环境中实现虚拟机器人的示教与编程功能,且能以可视化形式呈现,并以此帮助用户快速掌握机器人实操技巧。论文主要研究工作如下:（1）提出了一种方便VR环境人机交互、基于UI框架的立方体界面设计方式。研究了VR环境功能设计内容,合理地对VR手柄按键分配绑定,设计了VR漫游与布局的场景浏览方式,实现了基于机器人运动学的两种虚拟拖拽示教方法,并使用按钮快速插入法在VR环境进行编程。（2）研究了利用位姿分离思想逆运动学求解算法。对配天工业机器人AIR3-A进行了运动学分析,以改进D-H参数法为基础结合位姿分离思想分别求解前三个关节和后三个关节的角度,研究分析了机器人轨迹规划问题,实现了对虚拟机器人运动的轨迹结果展示,保证结果正确性。（3）设计了VR环境下的机器人语言解释器。研究了配天工业机器人编程语言ARL语言结构和特点,通过匹配词法集JSON文件记录的词法规则,分割源代码形成词法单元序列,根据文法规则构建语法树节点,执行模块解析执行构造后的语法树,并触发控制函数驱动虚拟机器人,利用C#编程语言完成了模型开发并结合配天机器人ARL语言在VR环境进行验证。（4）研究了VR环境虚拟机器人拖拽示教与快速编程的方法。分析了在VR环境中对机器人进行实时控制操作所需的机器人可配置功能及其实现具体步骤。以Unity3D为平台搭建了在以HTC VIVE设备为硬件基础的VR环境,设计了系统的交互界面并使用XML文件格式对项目数据的保存与加载,完成了掌握机器人操作与编程知识的教学功能需求分析,完成了系统的总体功能设计和系统的总体框架设计。最后通过机器人画画案例验证了本系统的正确性和可行性。