随着科学技术的进步和社会生产的需求,传统的手工焊接已不能满足现代高新产品制造的质量和数量要求,使用机器人焊接代替手工焊接是社会发展的必然趋势。在石化、电力、锅炉等制造行业中,存在着大量的多孔口罐盖焊接作业。由于此类多孔口罐盖与接管连通焊接的接缝轮廓线通常较为复杂,通用焊接机器人难以满足焊接生产要求。故目前对这种工况仍然采用手工焊接,整个焊接过程工作条件恶劣,劳动强度大,制作成本高,生产效率低,严重阻碍了自动化生产。基于此现状,本文针对多孔口罐盖的焊接特点及要求,研制了一套多孔口罐盖专用焊接机器人系统。通过分析多孔口罐盖的焊接特点,提出了焊接机器人系统的设计要求,并确立了适用于多孔口罐盖焊接的系统方案,给出了焊接机器人系统的组成,进而对焊接机器人系统硬件(包括机器人本体、焊接电源、变位机等)进行了合理的选型。简单介绍了所设计的专用焊接机器人系统的结构及其工作原理。对焊接机器人末端装置进行了结构设计,实现了机器人的多功能化,使一台机器人同时具有焊接与打磨焊缝的双重功能。建立了适用于多孔口罐盖焊接的一系列坐标系。在已建立的坐标系的基础上推导了相贯线焊缝位置模型、机器人与变位机协调运动下相贯线焊缝位置模型及焊接过程中焊枪的姿态模型。推导出的运动数学模型具有一定的实用性与通用性,为焊缝轨迹的控制提供了理论基础。探究了目前焊接机器人的几种运动控制方案。根据多孔口罐盖的焊接特点与要求,最终选择了工控机+运动控制器KR C4的运动控制方式,离线编程与激光焊缝跟踪结合的轨迹控制方式,该控制方式具有开放性、可靠性高等优点。并对控制系统的运动控制器KR C4、工控机等硬件设备进行了简要介绍,对控制系统的软件进行了模块化的设计,并基于Windows系统利用Visual C++软件开发工具进行了人机交互界面设计。联合运用UG、MATLAB、Adams仿真软件验证了推导的焊接机器人运动方程的正确性及运用机器人来完成多孔口罐盖焊接的可行性。