1. 研究目的与意义

1，在现代工业，尤其是汽车工业中，焊接机器人的应用越来越多，焊接质量的要求也越来越高。为满足焊接质量，保证焊接的姿态要求，需要机器人和变位机的协调运动。

2，焊接生产系统柔性化是焊接生产自动化的主要标志之一，其发展方向是以弧焊机器人为主体，配合多自由度变位机及相关的焊接传感控制设备和先进的弧焊电源，在计算机的综合控制下实现对空间焊缝的精确跟踪和焊接参数的在线调整，从而实现对熔池形状动态过程的智能控制，从而保证焊接质量，清除焊接死角位置。

3，高质量的弧焊作业经常需要机器人与变位机协同作业，协同作业的关键在于控制程序，多自由度变位机的作用是通过与弧焊机器人的协同作业使焊缝处于最佳焊接位置。

2. 国内外研究现状分析

为了提高焊接质量的稳定性和焊接过程中的自动化水平，焊接机器人系统在各行各业得到了广泛的应用。国内早先的焊接机器人研究多停留于机器人本体的研究，而早期的一些机器人应用系统，由于加工零件较为简单，不使用变位机或使用独立于机器人运动的变位机也可满足焊接姿态要求，所以通常采用单机器人工作站。

但是现在随着应用的深入，原先那些机器人系统要转产较为复杂的零件，没有与其协调运动的变位机将难以保证正确的焊接姿态要求。而配以变位机，保证正确的焊接姿态，是保证焊接质量所必须的。于是变位机和机器人的协调运动控制变得极为重要。

这就要求机器人和变位机在焊接过程中能协调运动。它历经多年的发展，已由原来的单机器人工作站发展到了现在的焊接机器人系统，它一般由机器人本体、变位机和控制器构成。此时，机器人和变位机的各自由度之间存在着很强的耦合关系。研究自由度的解耦和运动学解析是离线编程中的一个重要方向。仿真技术是机器人研究领域中的一个重要部分。通过仿真试验来研究机器人的各种性能和特点，已经是机器人理论研究必备方法之一。同时，仿真试验结果也为制造机器人提供了有效的参考依据。

3. 研究的基本内容与计划

1，(第3-4周)弧焊机器人系统的建模。先在autocad平台上建立弧焊机器人、数控变位机和工件的实体模型，再通过图形格式转换把模型导入adams平台。

2，（第5-6周）以作业路径建立样条函数。在autocad平台上将马鞍形焊缝的焊接路径曲线转化为一组点。运用adams的相关命令直接提取各点的坐标值，并生成这组点坐标值的表格文件，提取焊缝路径的位置信息。

3,（第7-8周）焊接过程仿真。利用adams仿真平台上的功能模块，在焊枪末端添加一个点驱动对弧焊机器人系统的船形焊作业进行运动仿真。

4. 研究创新点

1，在研究了弧焊机器人和变位机协同作业的路径规划之后，提出用仿真进行协同作业规划的方法。

2，用基于adams平台的仿真算法来求解冗余机器人系统逆运动学问题，采用该方法进行协同作业规划，可视直观、简单快捷。

3，利用仿真结果，提取出仿真过程中弧焊机器人和变位机各关节的角位移函数，并由此生成弧焊机器人系统的焊接作业程序。