随着科技的发展,机器人已经被广泛应用到焊接领域。在石油、化工、核电、锅炉和管道工程当中存在着大量的接管焊接。现有的机器人难以满足接管焊接需要,接管焊接作业基本上还是手工操作。人工焊接的操作环境恶劣、劳动量大、效率低下。针对现有接管焊接机器人焊接和人工焊接的局限性,在全面总结接管焊接机器人最新研究成果基础上,本文针对接管焊接机器人的若干关键技术问题,在以下方面进行了研究。本文针对接管相贯线焊接的特殊性,在综合分析现有接管焊接机器人技术特点及应用的基础上,开发了具有多自由度特殊结构的接管焊接机器人。工作现场借助于其它定位装置,将机器人放置到接管上方实现焊接作业,实现了焊接工艺要求。根据实际需要,研发了采用钢带传动的焊枪摆动机构。本文所研究的接管焊接机器人控制系统采用了CAN总线体系结构和工业PC机为开放性系统核心,集成了以PC机为数据运算处理和以单片机作为关节节点控制的硬件平台。接管焊接机器人运动模型的建立是实现焊接自动化的一个技术基础。针对研发的接管焊接机器人,利用D-H坐标建立了机器人运动学模型,求解了逆运动学模型,并对其建立了雅可比、力雅可比和动力学模型,为接管焊接机器人的设计开发提供了基础依据。针对送丝过程当中阻力呈严重非线性的特点,采用状态观测对扰动力进行观测并进行前馈以提高系统的速度响应,利用模糊PI对送丝机进行控制实现了安全可靠送丝。根据接管相贯线的数学模型建立了焊接的速度控制模型,开发了人机控制界面,实现了各个节点的运动控制。焊接实验结果表明接管焊接机器人能实现接管相贯线的自动焊接,焊缝质量良好,系统运行稳定可靠、效率高,焊接实验证明本文所研究的接管焊接机器人设计合理,能可靠地应用于工业现场,是一种提高效率、减少工人劳动强度和焊接质量优良的机器人。