示教是工业机械臂作业操作的首要前提,随着工业机械臂在工业生产加工中的广泛应用,工业机械臂示教技术已经成为当前机械臂领域的研究热点。机械臂示教技术包括在线示教和离线示教两种形式,其中在线示教方式虽能够直观地获得机械臂示教操作的结果,但其示教效率低、示教耗时较长,离线示教方式则具有示教成本低、易用性高、示教过程无需占用机械臂等优点,然而传统离线示教结果的验证过程比较繁琐。为此,本文以六自由度工业机械臂为研究对象,研究虚实结合的工业机械臂示教技术,不仅能够完成离线示教任务,而且还可对离线示教结果进行实时验证。本文的研究内容主要包括:第一章阐述了本文的研究背景和意义,从在线示教和离线示教两方面综述工业机械臂示教技术的国内外研究现状,对在线示教与离线示教特点进行介绍和对比分析,给出了本文的组织架构。第二章提出了一种工业机械臂作业任务语义描述及其转化的方法。通过对工业机械臂作业任务进行语义描述,构建包含工业机械臂作业运动约束和工程控制约束的机械臂作业语义约束集。基于机械臂作业语义转化生成工业机械臂执行作业任务的总体方案,获得工业机械臂执行作业运动的程序指令,实现工业机械臂的作业运动。第三章实现了一种基于虚拟指令解析的物理工业机械臂作业运动控制方法,采用虚拟指令解析进行物理工业机械臂运动控制实现了对虚拟示教结果的验证。为此,通过构建虚拟工业机械臂模型,采用分组绑定的方法进行虚拟模型的运动控制,在相同控制条件下保证了与真实场景物理机械臂运动效果的一致性。基于D-H参数法构建工业机械臂运动学模型,获得工业机械臂正逆运动学方程,为工业机械臂运动控制奠定基础。然后构建虚拟指令解释器,对工业机械臂虚拟作业指令程序进行解析,通过连接运动控制器进行物理工业机械臂作业运动控制,实现对虚拟示教结果的验证。第四章实现了一种基于物理工业机械臂数据映射的虚拟场景工业机械臂运动重新生成方法。针对真实场景物理工业机械臂手动示教导致虚实场景机械臂运动不一致问题,通过编码器对物理工业机械臂运动数据进行采集,基于工业机械臂运动控制器将编码器数据转化为工业机械臂各关节轴转角数据,采用TCP网络传输的方式实现物理工业机械臂运动数据的获取。然后通过虚拟场景工业机械臂运动控制的Slider控件对真实场景物理工业机械臂运动数据进行绑定,实现了虚拟场景工业机械臂运动的重新生成,保证了虚实场景机械臂运动的协同一致。第五章开发了虚实结合的工业机械臂示教系统,概述了示教系统的整体架构和软件交互界面设计,介绍了整个示教系统的功能模块,以搬运作业为例阐述了虚实结合示教系统的应用效果。第六章总结了本文的主要研究内容和创新点,给出了当前研究内容的不足之处,对后续需要深入研究的方向进行了展望。