碳纤维复合材料的化学稳定性好、质量轻、耐腐蚀性强、耐热性好,使得其在国防、民生等领域受到广泛的关注和应用。但是由于制品结构的不同,以及碳纤维复合材料的特殊性,所以成型过程有一定难度;同时自动化生产工艺没有普及,导致碳纤维复合材料不能大规模生产,生产效率较低。碳纤维复合材料的成型工艺有许多种,最为常见的是缠绕成型,T型管相对于普通的回转体结构较为复杂,实现T型管的碳纤维缠绕也相对较难。对于T型管的缠绕,目前主要使用的设备为四轴的和两轴的,导致其产品的加工精度不高,另一方面,在缠绕过程中很少使用优化算法,这使得缠绕存在效率较低、耗能高等问题。针对上述问题,本课题提出了一种使用机器人来对T型管进行碳纤维缠绕的方法,具体研究内容如下:首先对碳纤维缠绕成型工艺进行分析,选择干法缠绕对T型管进行缠绕,并对线型稳定条件进行了分析和研究;对于T型管缠绕线型的设计,选择采用参数化方法来进行设计,推导出测地线与非测地线方程,利用两种线型相结合的方法完成对T型管各部分的缠绕线型设计。然后根据T型管缠绕工作要求,设计利用六自由度机器人来对T型管进行缠绕。完成T型管碳纤维缠绕装置的分析及总体方案设计,使用三维软件Solidworks完成缠绕装置中末端执行器的建模,对末端执行器中部分零件及结构选型,对末端执行器中关键零部件进行有限元分析。最后使用改进的D-H参数法建立了kr60-3六自由度工业机器人的运动学模型,对该机器人进行正、逆运动学求解,并在Matlab中完成机器人的建模及正、逆运动学仿真;对缠绕轨迹点进行提取,通过对轨迹点的处理得到缠绕轨迹;对该机器人的关节空间进行轨迹规划,采用了多种插值算法进行对比,基于时间-能量-冲击多目标优化,采用改进的非支配排序遗传算法对缠绕轨迹进行优化,使得完成T型管缠绕工作的时间-能量-冲击达到最优。