大型复杂构件如风电叶片、航空结构件、船舶壳体的打磨是一项复杂而又繁重的工作,目前仍以人工打磨为主。为了提高大型复杂构件打磨质量和效率,机器人取代人工打磨已经是必然趋势。为实现大型复杂构件机器人高效高精加工,需要对加工轨迹规划模型、工件模型处理、曲面轨迹规划等过程进行研究。以上研究中仍存在以下问题:机器人加工模型依赖人工多次实验和调整,费时费力;工件在吊装放置或搬运后CAD模型与工件尺寸不一致,机器人加工精度不能保证;大型复杂构件模型数据信息大、处理困难,造成机器人轨迹规划速度慢精度低。本文根据大型复杂构件特点,提出了一种基于三维点云的大型复杂构件机器人自主加工轨迹规划方法,并结合OpenCascade几何引擎开发出大型复杂构件机器人自主加工轨迹规划软件。本文主要研究内容如下:对机器人自主加工轨迹规划中机器人末端和工件建立模型。结合大型复杂构件尺寸巨大、加工精度要求高等特点,分别建立机器人末端的工艺参数模型和工件的姿态矢量参数模型。基于赫兹接触理论构建了机器人末端的工艺参数模型,基于非均匀主成分分析法求解出工件的姿态信息。对大型复杂构件点云处理与模型重构。基于迭代就近点法提出一种靶标变换矩阵的点云空间转换方法,根据靶标变换矩阵对点云模型做出空间变换,实现工件在搬运后点云信息自动变换。通过最大偏角约束,对三维点云分片处理。提出一种无序点排序算法,将复杂的点云模型简化为有序点集,最后通过B样条曲线拟合完成三维重构。将三维重构的曲面作为加工对象,采用黄金分割法对加工廓形约束下的关键参数最优化求解。利用包容盒算法进行轨迹规划并获得轨迹点坐标。采用曲线点抽稀算法,将密集的轨迹点精简成等弦差的轨迹点,提高轨迹规划速率。结合曲面的参数几何特性,计算轨迹点在曲面上的参数微分值,根据模型的姿态信息,自动约束机器人末端矢量方向,结合轨迹点坐标与方向矢量生成机器人加工轨迹信息。基于所述的基于三维点云的大型复杂构件机器人自主加工轨迹规划方法,设计并开发了大型复杂构件机器人加工轨迹规划系统。并以风电叶片为实验对象,验证了本文轨迹规划方法的有效性和大型复杂构件机器人轨迹规划软件的实用性。