机器人具有灵活、高效的特点被广泛应用于焊接作业,马鞍形相贯线在焊接中属于空间复杂曲线焊缝,广泛的应用于管道运输、压力容器中。传统的机器人焊接通过示教再回放的方法无法保证焊缝质量和焊接精度,并且焊接过程中关节整体能耗消耗较大,无法控制运行效率。为了应对以上问题同时避免焊枪与工件发生碰撞,需要对焊缝定位、数据处理和自动化程序等技术进行综合应用。为此提出了一种基于运动规划和离线编程的马鞍形焊缝机器人焊接轨迹规划方法,在此基础对机器人运行时间、关节跃度、能量消耗进行综合优化,实现绿色化生产。本文以马鞍形相贯线焊缝作为研究对象利用ABB IRB1410机器人进行轨迹规划及优化,通过ADAMS仿真与实际焊接试验验证方法的有效性。具体结论如下:1.对机器人刚体位姿进行描述,建立齐次变换矩阵,根据机器人的连杆之间参数及D-H法推导了机器人正、逆运动学求解过程;依据蒙特卡洛方法对机器人工作空间进行进一步的分析,在MATLAB中建立机器人末端仿真云点图,为机器人轨迹规划奠定基础。2.建立马鞍形相贯线焊缝数字模型,对四种位置（正交、斜交、正交偏置、斜交偏置）焊缝进行离散化处理,得到焊缝笛卡尔空间离散图;建立焊枪姿态模型,通过分析焊枪的行走角、工作角建立船型焊接姿态坐标系,利用MATLAB建立仿真模型,得到焊枪无碰撞焊接轨迹。依据机器人逆运动学分析多项式法和NURBS样条曲线法的插值特性,仿真对比得出样条曲线的速度、加速度、跃度曲线更加连续、平稳且无突变,对于复杂曲线的轨迹规划更具优越性。3.对机器人进行多目标优化的轨迹规划。考虑焊接机器人运动学与动力学约束,对机器人运行时间、能量消耗、关节冲击建立优化目标函数,利用MOP优化模型将多目标优化转化为单一优化函数;提出自适应粒子群智能优化算法求解机器人最优关节轨迹,为了增加粒子寻优能力同时避免陷入局部最优,构造自适应因子控制粒子速度、位置迭代,在粒子寻优后期引入粒子扰动思想,增加个体寻优多样性和群体最优位置收敛速度;以笛卡尔空间正交相贯线焊缝为例,通过MATLAB对机器人进行轨迹规划分析,关节运动学曲线连续、平稳,能量和时间消耗相比优化前明显减少,且机器人运行满足各项约束,将算法与其他智能算法进行寻优对比,基于自适应粒子群算法收敛速度更快、寻优能力也更强。4.对机器人轨迹方法的准确性和实用性进行验证,在ADAMS中建立IRB1410机器人虚拟样机并添加动力学约束,将关节运动参数编入控制器进行动力学仿真,结果显示焊枪运行轨迹与相贯曲线拟合度较好,关节运行稳定。将规划方法进行实际焊接作业,从机器人实际焊接效果来看,焊缝光滑满足实际焊接需求。