由于机器人系统具有时变,强耦合和非线性系统等特点,以及工业现场运行时不可避免的负荷变化,摩擦,干扰作用等诸多因素的影响,需要其控制系统的自适应能力较为优良,所以控制问题成为近年来机器人技术领域研究的前沿课题。为了满足HP20机器人对运动平顺性的要求,减小跟踪误差,确保机器人系统的精确控制,进一步提高焊接质量,本文以HP20机器人为研究对象,对其运动学,动力学和控制方面进行了建模,分析和仿真,主要包括下面的四个内容：(1)运用齐次变换矩阵以及D-H表示法分析了运动学正问题,运用解析法分析了运动学逆问题,利用Lagrange法推导了系统的动力学方程,最终得到运动学和动力学的数学模型。为进行轨迹规划提供基础。(2)在分析了运动学和动力学理论后,根据弧焊机器人的作业特点对机器人的作业路径进行了直角坐标空间和关节空间的轨迹规划,前者包括三次多项式法,五次多项式法和抛物线过渡插值法等,后者包括直线插补法和圆弧插补法。使各关节能够平稳运行,满足轨迹规划平顺性的要求。(3)为了便于直观地对上述理论进行验证和观察,运用MATLAB GUI平台通过调用函数编写程序建立图形用户界面,该界面主要利用Robotics Toolbox工具箱实现了三个简单功能：一是生成机器人三维结构简图,并在工作空间内实时观察运行情况；二是进行运动学正逆问题的仿真验证；三是进行两种方式的轨迹规划算法的仿真验证。为研究轨迹跟踪控制算法提供了基础。(4)在进行了轨迹规划的基础上,探讨了自适应控制在机器人控制系统中的应用,MATLAB仿真分析表明在该控制器的作用下,机器人末端能以较小的稳态误差跟踪期望轨迹。通过计算,分析及实验验证的结果表明,本文所提出的轨迹规划算法能够使各关节平稳运行,自适应控制算法可以确保机器人系统的精确控制,达到了进一步改善机器人焊接质量的目的。