传统的工业机器人离线编程软件侧重于动作指令编程,面向任务编程化的程度低,针对复杂任务的编程,编程繁琐且编程耗时长。因此,传统的以动作指令编程为主导的离线编程软件难以满足日需增长的机器人操作应用,设计以面向工业机器人任务指令编程的离线编程软件得到广泛的关注与研究。随着传感技术的发展,以相机为代表的人机交互方式日趋成熟,通过相机实现手势驱动机器人完成任务,实现机器人操作的易用性与快捷性。但是目前机器人的手势驱动控制缺乏系统性的层次描述,只能完成简单的动作,并且手势与机器人指令映射单一。在机器人规划层面,操作人员占据主体地位,机器人内部缺乏智能化的自主规划,无法对操作人员的规划进行优化处理。针对上述工业机器人任务指令编程的关键技术问题,本文对其进行探索与研究,内容如下:研究面向任务指令离线编程的系统方法。首先基于模块化解耦合设计方法,设计了层次化的任务指令编程系统;然后针对离线编程任务指令的编程语言,提出了自顶向下的任务指令封装方法,实现专家与操作人员的指令层次开发;再者针对编程语言的解释器,基于自动机原理设计了高效的解释执行式的解释器;最后针对编程方式,提出了一种树形结构的图形控件可视化编程方法,以树视图的方式呈现机器人的操作指令,使得编程开发效率快速化,操作简单化。研究基于任务指令的工业机器人手势驱动控制方法。首先针对任务指令的层次架构,设计了手势类型,并以模块化的方式实现手势与任务指令的解耦合;然后利用Kinect深度相机,对手势图像进行预处理,实现手势的背景分割;接着基于神经网络的卷积深度可分离,实现静态手势的实时识别,基于手势序列的空间方向序列和静态手势识别结果,实现动态手势序列的实时识别;最终将手势识别结果通过手势指令映射器,实现机器人手势驱动控制。研究面向任务的工业机器人自适应空间路径规划方法。首先针对人工势场路径规划法分析其中存在的不足;然后针对三维空间中障碍物的表述方法,提出了基于八叉树的球树模型表达方式;针对改进人工势场法存在的不可达点问题,提出构造虚拟目标点的方法;针对路径规划方法所得点仅满足位置连续的问题,通过路径压缩提取必要信息点,并构造光顺曲线实现路径的光顺化;最后实现机器人路径规划的连续化。实现面向任务指令的工业机器人离线编程系统并进行验证。基于本文研究的任务指令离线编程方法、手势驱动的人机交互方式和自适应空间路径规划方法,从系统的功能模块需求出发,设计了系统的层次架构和交互界面,最终通过机器人运动仿真来说明和验证本文提出方法的可行性和有效性。