随着“工业4.0”和“中国制造2025”的实施,智能制造已成为工业发展趋势,生产线从半自动化到全自动化是实现智能制造的重要一环。焊接机器人作为自动化生产线上的重要组成部分,目前仍以点焊为主,依靠人工示教及离线编程完成焊接任务。数字孪生技术作为智能制造的助推器,将其与焊接技术相结合,实现了孪生场景内对机器人运动干涉点和奇异点的有效避让,映射到物理世界是对高难度空间曲线的连续性焊接。本文从构建焊接机器人孪生体,分析相贯线结构特性,到实现孪生场景内焊接轨迹优化等内容,进行了研究:以ABB IRB2600机器人为研究载体,进行运动学分析,描述其运动的位置、姿态与坐标系,通过齐次变换矩阵描述一个坐标系转变成另一个坐标系。使用D-H法对机器人每个关节指定坐标系,进行正运动学分析,建立正运动学方程。在预设机器人末端位姿变换角度,建立逆运动学方程。构建机器人孪生体,使用建模软件制作焊接机器人等比例三维模型,使用3ds Max软件对设备部件组进行轻量化处理,Marmoset Toolbag等软件进行贴图渲染,在Unity软件中进行资源整合形成孪生预制体,最后通过程序驱动和MATLAB软件模拟定义机器人工作空间,形成焊接机器人孪生体。以两管斜交偏置相贯线为研究模型,建立具有通用性的相贯线焊缝数学模型。分析两管相贯线与相贯线焊缝的坐标关系,推理得到相贯线焊缝的位置姿态数学模型。通过相贯线焊缝模型确定了焊枪的位置姿态模型,结合运动学矩阵方程,确立机器人、焊枪和工件三者的关系。以焊接机器人孪生体和相贯管道工件为研究对象,对孪生机器人相贯线焊接数据进行验证分析,在孪生环境内通过研究焊接机器人位姿变化,导出关节焊接轨迹点与关节角度拟合曲线。使用MATLAB软件同焊接轨迹进行仿真,对比两种环境下的模拟结果,得出孪生场景下可以高度还原出机器人相贯线焊接过程,有效避免运动干涉点和奇异点。通过在实验室进行实操论证,证明了数字孪生技术在焊接机器人相贯线焊接轨迹优化中具有较高的应用价值。