自二十世纪五十年代,串联机器人被应用于实际生产以来,由于操作简单、价格较低、便于拆装的特点,串联机器人已经在各行各业有着广泛的应用,并衍生出针对不同工作情况设计的多种工业机器人,例如喷涂机器人、装配机器人、搬运机器人、雕刻机器人等。在机械加工方面,由于串联机器人自由度高,加工姿态灵活,使得串联机器人在加工材质较软的材料,例如木材、泡沫、尼龙等材料时可以代替多轴数控机床,并且在加工例如叶轮叶片的复杂曲线曲面时有着很大的优势,只需要合理的规划机器人的加工姿态以及加工路径,即可完成加工工作。在曲线曲面的设计方面,NURBS(NonUniform Rational B-Spline,非均匀有理B样条)是一种优秀的造型设计方法。目前一些数控机床的操作系统可以直接进行NURBS的插补计算,但针对串联机器人的NURBS插补还是一个正在研究的问题。本课题使用一台安川MOTOMAN-UP6型号串联机器人,分析了双NURBS曲线的加工过程中加工插补点问题以及机器人末端姿态的控制问题,并对末端工具的刀轴方向控制方法进行了分析,实现了串联机器人对双NURBS曲线模型的加工,并对设计双NURBS曲线过程中的节点插入以及升阶的方法进行了研究。首先,本文对UP6机器人进行正逆运动学求解,主要解决的是机器人在加工过程中的坐标变换问题,主要是对机器人的逆运动学进行求解,由于本课题是对机器人的铣削问题进行研究,因此要合理规划机器人的位置姿态,确保加工的进行,并利用matlab软件验证机器人正逆运动学算法的正确性。其次,本文对NURBS曲线曲面进行研究和分析,计算NURBS曲线曲面的各项参数,并由此计算曲面上的插补点,随后根据双NURBS曲线的定义要求,计算NURBS的节点插入算法和升阶算法,使双NURBS曲线的设计更加方便、合理。结合串联机器人运动灵活,自由度高的特点,使刀轴方向保持在双NURBS曲线的直纹面直母线上,因此当需加工双NURBS曲线模型时需要对加工工具的刀轴方向进行控制,NURBS算法生成的曲面点可直接作为机器人的插补点。但在研究中发现,该方法对加工环境要求较高,加工过程中会出现刀具与工件发生干涉以及末端工具与机器人发生干涉的情况,因此在加工前需要选择合适的加工方式来保证加工的安全进行,并且根据实际加工情况对加工过程中的速度进行控制并分析。最后,将生成的程序导入机器人控制柜,执行程序进行实际加工,由于机器人刚性不足,本实验采用聚苯乙烯高密度泡沫板为材料,对加工过程中的机器人状态以及加工结果进行分析,加工过程中机器人运行平稳且加工结果与设计模型基本一致,进而验证了本实验中算法的有效性和实用性。