随着社会用工成本不断上升,工业机器人的应用越来越广泛。在工业机器人的生产作业中,其面向的被加工对象也越来越复杂。因而,研究复杂形体表面的机器人作业方法,对提升我国工业机器人加工技术具有重要意义。本文针对复杂形体表面作业,提出了工业机器人路径规划与仿真方法。首先,对给定的复杂形体,利用人机交互勾绘和特征提取技术,并结合位姿数据转化和属性操作,快速完成工业机器人任务路径的设计。其次,通过构建模型的自适应层次包围盒,并根据机械臂结构和非接触角分析,实现工业机器人的快速碰撞检测。再次,利用遗传算法规划形体表面路径加工的序列,并通过碰撞检测模型筛选出非碰撞作业路径。最后,通过工业机器人仿真系统验证了本文研究成果的可行性。本文主要研究内容如下:研究了复杂形体表面机器人作业任务路径快速构建技术。通过形体表面交互和点间切割操作,快速构建与形体表面紧密贴合的几何路径;针对难以精确勾绘的模型边界,通过几何和拓扑关系提取特征边,并对于特征边序列化,从而完成形体边界的几何路径快速构建;对构建的几何路径进行机器人任务路径的数据转化、变换和补偿等操作,并设置任务路径关键工艺参数,进而完成机器人任务路径的快速构建;最后,通过仿真实验验证了方法的可行性。研究了复杂形体表面路径机器人作业仿真碰撞检测技术。针对工业机器人作业仿真碰撞检测问题,本文避开了传统构建繁杂的层次包围盒方法,通过复杂形体表面路径机器人作业仿真,探究了基于AOAAE复杂形体表面路径机器人作业的碰撞检测,加快了碰撞检测的速度;本文基于机械臂的特征分析,利用大臂运动范围的广泛性,提出机械臂非接触角的概念,并利用机械臂的结构与非接触角,分析了机械臂自相交碰撞检测,改善了碰撞检测的实时性。研究了基于遗传算法的形体表面复杂路径规划技术。本文以映射形体表面点阵作为优化目标点,通过对目标点初始参数和遗传算子设计,完成形体表面点阵序列规划;建立了形体表面曲线的简化模型,并结合贪心法思想,确定相邻路径的连接点的位置,给出了不规则形体表面多路径加工序列的方法;在上述方法的基础上,进一步做无碰撞路径筛选操作,并获得到无碰撞近似最优路径。开发了工业机器人的复杂形体表面路径规划与仿真系统。基于本文研究内容和方法,开发了工业机器人的复杂形体表面路径规划与仿真系统,其中设计了离线软件的功能模块和UI界面,并开发了虚拟示教器和路径规划器等工具。在仿真应用实例中,搭建了机器人作业环境,构建了任务路径,利用机器人刻字、焊接仿真作业,综合验证了本文所提方法的可行性。