在自动焊接生产线的作业过程中，离线编程系统作为焊接机器人的仿真工具在机器人的实际应用过程中发挥着重要的作用。目前工业机器人的编程方法主要分为示教再现编程和离线编程两种方式。示教再现编程是在实际工作环境中，由编程者操作示教盒移动机器人末端到达指定点，通过获取作业任务轨迹上的若干个示教点，记录下当时机器人的位置、姿态和其他相关参数，在所有示教点都获取完毕之后生成完整的运动程序，再让机器人根据运动程序再现运动过程的编程方式，适用于轨迹路径简单、精度要求低、重复性高的场合。

      离线编程系统是一种以计算机图形学为依托的机器人编程语言，它可以在不用访问机器人本身的情况下对机器人的程序进行开发。通过离线编程系统，用户可以对机器人的作业任务进行程序的编制，对该程序进行编译后生成仿真文件，再通过仿真文件执行三维动画仿真，显示作业任务规划和路径轨迹规划的结果，对整个作业过程进行模拟，完成运动轨迹的检查，为离线编程结果的可靠性和可行性提供参考。在三维动画仿真后还可以根据仿真的结果对程序做进一步 的调整修正，以达到轨迹优化的效果。

      离线编程技术的这些特性使得工业机器人的操作能力得到进一步的提升， 让机器人能更好地发挥其灵活性与智能性，为实现机器人在实际生产中的推广应用提供了更好的发展平台。

      工业机器人离线编程系统的研究般可围绕三维建模、运动仿真及轨迹规划展开。由于研究时间及精力有限，在本文所研究的离线编程系统中无法针对系统中的所有模块一一进行 详细研究，因而选取了其中的几个核心模块进行重点研究，研究内容主要包括三维建模、运动仿真、路径规划仿真、工作单元的标定和翻译成目标系统的语言这五个基本模块。

      1、空间模型模块

      对机器人及其工作单元进行图形描述是机器人离线编程系统的重要技术，三维建模模块主要涉及到机器人及其工作环境的几何信息、机器人系统的三维几何构型，通过三维实体建模，离线编程系统可以直观形象地呈现出机器人的作业过程。

      2、运动仿真模块

      运动仿真模块主要涉及到机器人的运动学计算问题，包括机器人运动学正解和运动学逆解两部分，同时还需要考虑到奇异点和运动学逆解时多解的问题。

      3、轨迹规划模块

      离线编程系统不仅包括对机器人的静态位置进行运动仿真，还涉及到对机器人在工作空间内移动的路径进行运动轨迹的规划仿真。轨迹规划仿真关系到机器人的作业过程能否被可视化地记录下来，以便于用户进行编程操作及程序检验。

      4、标定模块

      由于离线编程系统中的仿真模型与实际环境中的机器人及其工作环境的模型存在着不可避免的误差，为了保证仿真环境与实际环境下机器人模型的一致性， 需要对机器人实际工作单元进行标定，并将标定结果集成到离线编程系统中，使二者保持一致。

      5、通信接口模块

      机器人离线编程系统中的通信接口模块即是将运动指令翻译成目标单元的语言，此模块的目的在于将机器人的运动控制程序翻译成机器人控制柜可以接受的指令代码，在机器人离线编程系统中发挥着连接软件系统和机器人控制柜的重要作用。
      人机界面是实现用户与计算机之间对话的媒介，用户通过友好的人机界面在离线编程系统中进行操作，在本文所研究的离线编程中，人机界面主要包含三维图形的显示部分和机器人的运动控制部分。用户通过人机界面对机器人及其周围工作环境进行分析，根据机器人各连杆参数、位置信息等建立起相应的三维模型，然后用户可以在人机界面中对机器人的作业任务进行控制，对机器人的运动路径进行指定，计t 算机后台程序会自动通过轨迹规划和运动学模块计算得到机器人具体运动过程中的各个插值点的位置、姿态和各个关节变量的信息，生成一级数据文件。
      OTC机器人根据所得到的数据进行运动仿真，对应于每个插值点的信息快速生成相应的三维图像，并及时对图形信息进行重绘更新，以实现机器人作业任务的动画仿真。通过仿真，用户可以清晰地了解到机器人的运动是否符合作业任务的具体要求，如果伤真过程中发现机器人的运动轨迹不理想等情况，则可以重新返回控制界面对机器人的运动路径进行选取:若运动仿真无误则可以物机器人的运动信息生成二级数据文件井保存以备后续对运动轨迹进行检验及优化，再通过后置处理转换成为机器人控制柜可以按受的运动程序指令代码，将该运动程序的指令代码通过通信接口传输到机器人控制柜，驱动机器人接作业要求完成指定任务，实现工业机器人离线编程系统的开发。