机器人是一种能够扩展人类工作能力的有效工具,在人类改造世界的过程中,机器人发挥着越来越举足轻重的作用。焊接机器人是机器人家族中的一个重要分支,是机器人领域的重要研究方向。串联型焊接机器人其工作范围大、动作灵活、结构紧凑等特点在焊接机器人研究中受到设计者和使用者青睐。对串联型焊接机器人运动轨迹规划和轨迹跟踪的研究,一直受到学者的普遍关注。本文的主要工作内容如下:1.对机器人的定义、研究现状及其发展前景做了介绍,以ABB公司的IRB140焊接机器人为研究对象,介绍了机器人的空间位姿表示方法,通过对其参数结构进行分析,用D-H法建立了IRB140焊接机器人的连杆坐标系,并使用蒙特卡洛法确定其工作范围,同时对其进行了正逆运动学分析,为IRB140焊接机器人的轨迹规划做准备。2.研究了焊接机器人轨迹规划的一般方法。在关节空间,针对不同的约束条件,分别对IRB140焊接机器人进行了三次多项式插值的轨迹规划、高次多项式插值的轨迹规划和抛物线过渡的线性插值的轨迹规划;在笛卡尔空间深入研究了IRB140焊接机器人的直线轨迹规划和圆弧轨迹规划,并分析了不同轨迹规划的优缺点。3.研究了焊接机器人的轨迹跟踪的方法。根据串联型机器人的执行机构组成,采用对轴关节进行轨迹跟踪的方法来提高焊接机器人轨迹跟踪能力。在轴关节轨迹跟踪时使用粒子群算法进行前馈控制器参数选优,并使用PLCopen平台进行轨迹跟踪实验。4.应用虚拟建模技术,在V-REP中建立IRB140焊接机器人的仿真模型,按照已经规划好的末端焊枪运动轨迹,对焊接过程进行轨迹规划仿真,并研究了该焊接机器人的运动学指标在仿真运动过程中的变化情况。从理论分析和仿真实验结果的一致性,验证了所采用的轨迹规划算法的有效性和在轨迹规划方面的可行性。