国外离线编程的研究现状
机器人离线编程在国外的研究起步较早，从上世纪80年代开始，美国、日本以及一些欧洲国家的研究所、大学以及一些公司在机器人的离线编程领域做了大量的研究工作，并在这个研究领域取得了一些成果。
Jens Golz等人开发了基于KUKA工业机器人离线编程的MATLAB的工具箱：RoBo-2L。RoBo-2L是“KUKAKRL-TBX”和“KCT 3.0”的结合，起初，KUKAKRL-TBX由Applied Sciences in Wismar Germany大学创建，通过RS232总线远程控制KUKA工业机器人；KCT 3.0则是基于Robot Sensor Interface (RSI)控制KUKA机器人的一个MATLAB工具箱。RoBo-2L结合了两者的有点，支持大量的软件、硬件包，且允许在MATLAB标准环境下控制KUKA的机器人。由于其开源性，RoBo-2L允许使用者在它的基础上开发更加复杂的应用[1]。
Gábor Erdős等人设计了一个基于远程激光焊接(Remote Laser Welding RLW)的离线编程工具箱。首先提出完成焊接工艺过程(process planning)的工作流(workflow)，将整体任务分解成几个不同等级的子问题，然后针对每个子问题建立工件与夹具模型(Models of the workpiece and the fixture)、焊接任务模型(Models of the workpiece and the fixture)、RLW机器人模型(Model of the RLW robot)以及RLW工作单元联动模型(Linkage model of the RLW workcell)，最后给出了每个模型的求解方法。与已有的RLW研究相比，Gábor Erdős等人的研究以最小化焊接周期时间为主要任务，对每个模型进行最优化，提高了远程激光焊接的效率[2]。
Ludwig Nagele等人针对复杂的制造任务，提出一种backward-oriented approach离线编程的方法。以制造carbon-fibre-reinforced聚合物 (carbon-fibre-reinforced polymers, CFRP)为例，由于制造过程的高精度、多重复性，对末端执行器的位置控制、轨迹控制要求较高，Ludwig Nagele等人提出：根据加工结果的特点寻找必要的约束。把一个复杂的制造任务分解成多个子任务，每个子任务可以独立的编程，从最小的子任务开始，寻找最优的解决方案[3]。
Alex Visser等人针对CAD模型离线编程中的碰撞检测问题，提出了一种随机边界体积法(a randomized bounding volume method)用以计算CAD模型适当去除小的特征后的包络球体。由于事先去除了一些特征，这将大大简化碰撞检测的算法、提高离线编程的效率[4]。
Nathan Larkin等人提出直接从CAD模型获取机器人控制代码的方法，旨在减少整个过程中人的工作量。他们将焊接过程中末端执行器的轨迹规划问题分解成几个连续的子问题：3D模型的建立(3D computer model generation)、创建标签(Tag creation)、轨迹规划(Trajectory planning)、过程设计(Process planning)、后处理(Post processing)、标定(Calibration)，除第一个问题外，其余都可自动完成，其生成代码的质量可满足加工质量的要求[5]。
国外部分通用型离线编程系统简介[6]
RobotMaster：由加拿大软件公司Jabez科技（已被美国海宝收购）开发研制的通用性机器人离线编程仿真软件，集机器人编程、仿真和代码生成于一体，适用于切割、铣削、焊接、喷涂等工业领域。其优化功能，运动学规划和碰撞检测非常精确，支持外部轴（直线导轨系统、旋转系统），并支持复合外部轴组合系统。缺点是暂时不支持多台机器人同时模拟仿真。
RobotoWorks：在工业领域，相比较其他离线软件，RobotoWorks应用算是比较广泛。全面的数据接口，加上基于Solidworks平台开发，使其可以轻松的通过IGES、DXF、DWG、PrarSolid、Step、VDA、SAT等标准接口进行数据转换。但由于Robotworks是基于solidworks的，而solidworks本身不带CAM功能，因此编程繁琐，机器人运动学规划策略智能化程度低。
Robotmove：支持市面上大多数品牌的机器人，机器人加工轨迹由外部CAM导入，与其他软件不同的是，Robomove走的是私人定制路线，根据实际项目进行定制。软件操作*，功能完善，支持多台机器人仿真。但需要操作者对机器人有较为深厚的理解，策略智能化程度与Robotmaster有较大差距。
RobotCAD：由SIEMENS公司的一款离线编程软件，在车厂占统治地位，是做方案和项目规划的利器。ROBCAD 软件支持离线点焊、支持多台机器人仿真、支持非机器人运动机构仿真，精确的节拍仿真。 ROBCAD主要应用于产品生命周期中的概念设计和结构设计两个前期阶段。缺点是离线功能较弱，Unix移植过来的界面，人机界面不友好。
国内离线编程的研究现状
重庆大学的shenhaiming等人基于三维建模软件UG做了二次开发，提出了基于六*度机器人的3D虚拟离线编程系统。该系统以C++作为开发语言，主要由设备模型(equipment modeling)、运动仿真(motion simulation)、轨迹规划(path planning)、离线编程(off-line programming)、状态检测(state monitoring)以及其他功能模块(other functional modules)组成，主要用于焊接汽车车门的六*度机器人的离线编程[7]。
武汉理工大学郑悠等人通过对现有的六轴机器人轨迹生成方案的分析和研究，提出了在喷涂轨迹设计中增加第七轴的方案。该方案通过改变六轴机器人的运动方式扩展了机器人的可达空问，使其能够完成复杂工件曲面的喷涂[8]。
华南理工大学邱焕能等人提出了基于OpenGL与QT的机器人操作臂离线编程仿真系统，建立机器人操作臂及工件的三维模型并实现了机械臂的运动学动态仿真。设计开发了离线编程仿真系统各功能模块，包括机器人语言编程模块 ( 编程语言及其翻译器) 、运动规划模块、机器人运动仿真模块、模型管理及辅助模块等[9]。
清华大学郭吉昌等人针对KUKA KR30L16型六*度焊接机器人，应用UG/OPENE二次开发函数和C++编程语言，进行了基于UG可视化平台的离线编程系统开发，实现了焊接机器人系统和常用焊接工件的三维建模及组装、运动学求解、焊接轨迹规划、运动路径仿真与检测、焊接控制程序自动生成等功能[10]。
上海交通大学魏振红等人运用Solidworks的三维建模技术建立机器人模型并模拟了焊接机器人的工作环境，同时结合RobCAD的虚拟仿真技术实现了焊接机器人的离线编程和仿真，最终得到离线程序[11]。
由北京华航唯实机器人科技有限公司研发的RobotArt是目前国内主流的机器人离线编程软件。该软件最大特点是根据虚拟场景中的零件形状，自动生成加工轨迹，并且可以控制大部分主流机器人，对国内机器人支持很好。软件根据几何数模的拓扑信息生成机器人运动轨迹，之后轨迹仿真、路径优化、后置代码一气呵成，同时集碰撞检测、场景渲染、动画输出于一体，可快速生成效果逼真的模拟动画。广泛应用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、数控加工等领域[12]。
研究热点[13]
①软件功能单元模块化、作业系统化。可根据企业不同需要，通过功能模块的不同组合实现产品的用户化和定制化设计，剔除多余模块，而且能以较大的灵活性和较低的成本费用适合在中小型企业中普及使用。离线编程系统整体向“系统化”发展：由于离线编程不能在线操控，一旦工作空间发生微小变化，不能做出及时调整。将编程、仿真、车间实时监控融于一体，使整个生产车间统一协调工作。
②提高仿真精度。研究更加实用的误差标定方法，结合辅助设备，如视觉传感器系统扫描工作车间，自动建立工作空间模型，自动采集模型数据，提高建模精度。采用传感器实时检测机器人，自动补偿误差。
③编程智能化。目前机器人多停留在执行级、对象级，任务级还处于研究阶段。任务级语言仅需对作业进行语言描述，控制系统可自动推算，生成详细的数据信息，翻译成机器语言自动执行，使操作简单化，交互界面人性化。面向任务的编程方式需要在人工智能、大型知识库、数据库支持下完成，目前还有待研究这些领域中新的理论和技术。
参考文献
[1] Jens Golz, Tim Wruetz, Dominik Eickmann, Rolf Biesenbach. RoBO-2L, a Matlab Interface for Extended Offline Programming of KUKA Industrial Robots [J]. MECTARONICS – REM, 2016
[2] Gábor Erdős, Csaba Kardos, Zsolt Kemény, András Kovács József Váncza. Process planning and offline programming for robotic remote laser welding systems[J]. International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 2016
[3] Ludwig Nagele, Miroslav Macho, Dr. Andreas Angerer, Alwin Hoffmann, Michael Vistein, Manfred Schonheits, Prof. Dr. Wolfgang Reif. A backward-oriented approach for offline programming of complex manufacturing tasks[J]. Proceedings of the 6th International Conference on Automation, Robotics and Applications, Feb 17-19, 2015
[4] Alex Visser, Zengxi Pan, Stephen van Duin. Bounding Sphere CAD Model Simplification for Efficient Collision Detection in Offline Programming[J]. The 5th Annual IEEE International Conference on Cyber Technology in Automation, Control and Intelligent Systems June 8-12, 2015, Shenyang, China
[5] Nathan Larkin, Andrew Short, Zengxi Pan and Stephen van Duin. Automatic Program Generation for Welding Robots from CAD[J]. 2016 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) Banff, Alberta, Canada, July 12–15, 2016
[6] Haiming Shen. Research on the off-line programming system of six degree of freedom robot in vehicle door welding based on UG [J].
[7] 新战略机器人网. 国内外主流机器人离线编程软件对比[DB/OL] http://xzlrobot.com/c4711.html. 2016-03-23/2017-09-18
[8] 郑悠，方丹丹，曾春年. 基于离线编程技术的喷涂机器人第七轴开发[J].电子技术应用，2017 , 43 ( 5 ) : 15 -20.
[9] 邱焕能, 林仕高, 欧元贤. 机器人操作臂离线编程仿真系统[J]. 机床与液压,2015,43(21):28-31. [2017-09-17].
[10] 郭吉昌，朱志明，闫国瑞，等.基于 UG 的弧焊机器人离线编程系统开发[J].电焊机, 2016，46(10): 1- 6.
[11] 魏振红, 俞港, 付庄, 闫维新, 赵言正. 基于RobCAD软件的焊接机器人离线编程[J]. 机电一体化,2015,21(03):31-34. [2017-09-17]. DOI 10.16413/j.cnkiissn.1007-080x.2015.03.006
[12] 华航唯实. RobotArt，国内首款离线化编程软件[DB/OL]. http://www.chlrob.com/Index.aspx. 2016-09-12/2017-09-18
[13] 林义忠,刘庆国,徐俊,廖继芳. 工业机器人离线编程系统研究现状与发展趋势[J]. 机电一体化,2015,21(07):8-10+57. [2017-09-18]. DOI：10.16413/j.cnki.issn.1007-080x.2015.07.002