隨著工業機器人應用場景日益復雜，傳統的在線示教方式效率低下且占用生產時間，離線編程與仿真技術應運而生并成為現代機器人集成的重要工具。離線編程是指在虛擬的計算機環境中，對三維機器人模型進行編程和軌跡規劃，生成控制代碼后，再下載到實體的機器人控制器中執行。這項技術的核心依賴于高精度的機器人模型與工作單元三維場景。

一個典型的離線編程系統包含幾個關鍵模塊：幾何建模、運動學求解器、碰撞檢測以及后處理器。幾何建模需要精確導入機器人、工件、夾具和外圍設備的三維CAD模型。運動學求解器確保虛擬機器人的運動與實體完全一致。碰撞檢測功能則能在編程階段預判機器人、工件與環境之間可能發生的干涉，避免實際運行中的設備損壞與安全事故。后處理器負責將通用的運動指令轉換為特定品牌機器人控制器能夠識別的代碼。通過仿真，工程師可以全面驗證程序的邏輯正確性、節拍時間以及可達性，極大縮短了系統集成調試周期，并為實現柔性制造和數字孿生提供了數據基礎。