机器人在焊接行业已经使用了几十年。然而，大多数的焊接机器人仅仅应用于简单的焊缝类型，如薄板的对接焊缝。在中厚板的焊接过程中，焊缝几何形状比较复杂，焊缝检测和焊缝跟踪难以得到实现。本文主要研究基于视觉传感系统的中厚板焊接机器人，主要包括三个部分，1）视觉传感系统标定;2）焊缝特征检测;3）基于视觉传感系统的运动控制。本文主要研究内容如下:　　首先，提出了一种交叉线激光的标定技术。该方法的特点如下:1）只需要一个普通的棋盘格，2）只需要两幅图像，3）可以实现交叉线结构光的两个激光平面同时标定。标定结果具有较高的精度，可以应用于实际的生产制造，以提高焊接质量。　　其次，提出了一种实时特征检测方法。使用十字线结构光的交叉标记来精确确定感兴趣区域。在所提出的方法中，模板可以自动创建，并且沿着激光条纹边缘进行匹配。实验结果表明，该方法较高的精度和较少的计算量，可以满足实时检测系统。　　第三，提出了基于分层策略和改进卡尔曼滤波的特征检测方法，提高实时特征检测的稳定性。首先，用RANSAC算法粗略估计交叉结构光的十字标记，然后，利用均值漂移算法精确修正十字标记的位置。最后，使用马氏距离分类器更新标量卡尔曼滤波器的状态。实验结果表明，该方法可以用于不同中厚板的焊缝特征检测。　　第四，采用概率技术同时实现中厚板焊缝跟踪和移动焊接机器人定位。应用扩展卡尔曼滤波器进行焊缝跟踪控制，应用粒子滤波器进行机器人定位。实验结果表明，本文所设计的机器人焊缝跟踪系统具有较高的准确性和稳定性。　　最后，对本文的研究内容和未来需要开展的工作进行总结和探讨。