针对传统劳动密集型的人工焊接方法所带来劳动力成本问题、产品质量问题和安全健康问题,引入焊接自动化技术对于改善焊接作业环境、提高生产率和保护操作人员安全有着重要作用。其中,焊接机器人技术是目前自动化程度最高,技术最为复杂的焊接自动化技术。本文以提高弧焊机器人焊接动态过程中电弧长度的稳定性、改善机器人焊接中焊缝成形的质量和熔池深度稳定为目的,开展弧焊机器人电弧长度控制算法研究以及弧长闭环控制系统设计。首先阐述和分析了弧焊机器人焊接工艺的熔滴过渡和电弧特性等特点,分析了电弧长度控制系统的原理。然后根据模块化建模思想建立弧焊机器人电弧控制系统模型,并在Matlab/Simulink仿真环境中搭建仿真模型,通过模型仿真分析了传统控制方法所带来焊接过程中的电弧参数波动,得到了需要维持电弧长度稳定所需要的送丝速度变化规律曲线。然后利用模型进行了PID控制算法和增益调整型模糊PID控制算法研究,并且利用遗传算法对两种算法的控制参数进行优化,通过分析不同控制算法在最优控制参数的情况下所能达到的最佳控制效果,来选取适用于弧焊作业电弧长度控制的算法。最后设计了以DSP为核心的数字化弧焊机器人闭环电弧长度控制系统,并且利用该系统进行相关控制算法实验。实验过程中,对表征电弧长度的电弧电压采集进行观察分析,实验结果表明利用增益调整型模糊PID控制算法的在线自适应控制参数调节功能进行电弧长度控制时,其控制效果明显优于采用单一参数的传统PID控制方法。另一方面,本文所建模型和弧长控制算法的研究对于弧焊机器人熔池深度智能化过程控制的进一步深入研究具有一定的参考价值。