工业机器人是自动化柔性制造中一个非常重要的组成部分,然而示教编程的复杂性和高成本阻碍其在中小型企业的广泛使用。将虚拟现实技术和工业机器人的示教编程结合起来,可以降低示教编程的技术门槛和部署成本,实现工业机器人在高混合小批量生产中的广泛应用。本文针对虚拟现实平台开发、工业机器人示教编程等需求,研究基于虚拟现实的工业机器人示教编程平台设计与实现中的关键技术。针对目前国内专业的工业虚拟现实平台较少,利用适合大场景渲染的OSG视图引擎开发一个主要运用于工业领域的虚拟现实显示平台。通过几何引擎OCC读取模型的几何拓扑信息后传入OSG中重绘显示,然后在交互界面可以快速完成虚拟场景的布局设计。利用从两个方向观察虚拟世界,并借助头戴式显示设备实现沉浸式虚拟空间。并对系统进行帧率优化和真实度优化。针对在真实活动空间有限的情况下进行虚拟行走的问题,提出了预测性重定向算法的解决方案。首先将虚拟场景的地图二维网格化得到导航网格图,然后计算得到用户未来路径预测信息。利用预测路径信息优化重定向行走算法的参数,指导规划用户在真实活动领域的行走路线。结合课题组已有的Inte Robot离线编程软件,利用手柄控制器与虚拟场景进行基础交互操作以及获取示教信息,并进行运动仿真来验证示教路径的正确性,并可将示教路径得到加工代码直接传入机器人控制器中,实现对工业机器人进行示教编程。基于上述研究,开发了机器人示教编程原型系统。以典型应用场景对虚拟现实立体显示和重定向行走算法进行测试,以机器人简单运动路径的示教来进行示教编程功能测试,验证了本文中关键技术的可行性。