当前焊接机器人大多运用在结构化的焊接环境中,但在非结构化环境中,尤其在大型船体、球(气)罐等大型装备的制造特别是检修维护作业中,焊接工作量大,作业空间复杂,作业难度大,迫切需要研制出这种复杂环境下的新型焊接机器人。本文对焊接机器人虚拟样机的设计和分析进行了研究,主要做了以下几个方面的工作:(1)分析了焊接机器人课题的研究背景和意义,分析了国内外对焊接机器人和爬壁面机器人的的研究现状,并介绍了本文的主要研究内容。(2)根据焊接机器人所焊接的大型装备焊缝表面的存在板筋障碍等特点,本文设计出了包括爬行机构、永磁吸附及升降变位机构、5自由度焊接机械手和本体框架的可实现越障功能的焊接机器人。应用SolidWorks软件,设计出了焊接机器人的三维虚拟样机模型,使用SolidWorks Simulation对焊接机器人的结构进行了静力学有限元仿真,并对仿真的结果进行分析,改进结构设计,实现了对结构的优化设计。应用SolidWorks Motion软件仿真了焊接机器人机械手焊接焊缝的过程以及焊接机器人越障的过程。(3)使用ADAMS软件对焊接机器人仿真、验证和分析。将Solidworks中建立的虚拟样机模型导入到ADAMS中,仿真并分析焊接机器人在最为困难的工况—垂直壁面水平行走过程中的力学特性,并着重分析了行走过程中是否打滑的问题,最后对焊接机器人在垂直壁面转弯的过程进行了仿真和分析。