随着机器人技术的广泛应用,对机器人系统的智能性和灵活性要求越来越高。机器人仿真系统作为机器人技术研究的工具,它在验证机器人系统性能方面发挥着越来越重要的作用。当前,实力雄厚的机器人公司都有自己专用的仿真软件,虽然功能十分强大,但是不对第三方开放,只限定于自己公司的软硬件平台。中小企业为了提高自己的市场竞争力,满足市场需求,十分有必要开发自己的仿真软件。因此,本文针对佛山某机器人公司的需求开发了一款基于OpenGL的六自由度工业机器人仿真软件,该仿真软件采用MVC设计模式,大大提高了软件代码的重用性和健壮性。在仿真软件中主要围绕机器人的可视化仿真、运动学、坐标系标定、轨迹规划、示教编程等模块进行研究和开发。具体研究内容如下:针对三维模型可视化仿真模块,使用基于OpenGL的建模技术,完成了STL文件的模型导入;然后引入OpenGL显示列表技术以提升仿真的平滑性;最后设计动画模块以支持运动过程回放等功能。针对机器人运动学求解问题,使用D-H参数法建立机器人运动学模型,并进行运动学分析;然后通过各连杆之间变换矩阵的乘积建立正运动学方程,使用Pieper准则推导了逆运动学方程;最后引入关节最小转动量评价函数解决逆解存在的多解问题。针对在仿真环境下机器人坐标系标定问题,首先引入基于平差计算的五点法标定工具TCP,以解决工具TCP在三维仿真环境下位置的获取问题,成功提高了TCP的位置精度;然后引入了基于用户坐标系的三点标定法来解决UCS的标定问题。而对于机器人轨迹规划问题,研究了直角坐标系下直线、圆弧插补算法。针对示教编程功能的开发,将示教编程分解为离线示教和程序解释器两个模块。对于离线示教,开发了在四种坐标系下的手动示教功能和示教点操作功能;对于程序解释功能,针对公司需求,模仿ABB的RAPID指令设计一套简易的机器人指令,并使用C语言完成了解释器开发。最后,根据仿真软件工作流程对上述模块进行测试,测试结果表明该仿真软件易用性强、算法可靠性高、三维可视化仿真效果良好。