目前,在国内大型余热锅炉行业中存在着大量的锅炉筒体内壁管板焊接,其焊接过程中存在焊缝位置复杂,焊枪姿态多变,焊接工作空间内部狭窄,焊接频率低等诸多问题,其导致锅炉内壁管板焊接自动化程度低下,因此,提升锅炉内壁管板焊接自动化水平显得尤为迫切。筒体内壁管板焊接技术难点有:一、管与筒体之间形成相关线焊缝是复杂的空间曲线,手工焊接难以保证焊接速度与效果;二、它属于焊接领域难度系数最大的全位置焊接,对流管与筒体之间形成的环形角焊缝紧密排列在锅炉筒体内壁上,尤其是在同一个工件上的环形角焊缝存在着平焊、立焊、仰焊,焊接过程中需根据实际焊缝空间位置、角度来实时调整;三、现阶段机械手焊接难以达到现有熟练焊接工人的水平。基于上述筒体内壁管板焊接自动化技术难点问题,本文的主要研究内容如下:针对环角焊缝分布特点,详细论述了锅筒内壁环角焊缝机器人设计难点与关键点,并最终设计了一套适应于本文所研究的环角焊缝的机械结构方案,基于机器人运动过程中的运动姿态、方向角调节方案建立了环角焊缝机器人运动学模型,并对其进行运动学分析,为后续焊枪识别、轨迹规划提供了可靠的理论模型。深入研究现有电弧传感方法,提出一种针对环角焊缝新型电弧传感器——电控摆动电弧传感器。建立了一整套运用于环角焊缝跟踪的电控摆动电弧传感系统,对电控摆动电弧传感的工作原理进行认真分析,基于自适应滤波理论选取一种Mallat小波分解与重构与非线性Kalman降噪法结合的方式来对电弧传感本征信号提取和利用,有效解决了焊枪姿态识别过程中本征高维度问题。最终达到识别焊枪姿态目的。针对筒体内壁焊缝规划困难问题,分析了其焊缝数学模型与焊枪焊接姿态模型,提出一种基于角度逼近算法对空间曲线进行轨迹规划,通过Matlab软件进行仿真分析验证了相关线轨迹模型的可靠性,并提出一种基于强化学习B-DPPO轨迹算法来对其优化,实验表明:采取上述方法可以明显改善锅筒环角焊缝轨迹跟踪精度。搭建基于电控摆动电传感系统的焊缝跟踪系统,通过实验验证表明该方法可以有效改善锅炉筒体内壁管板焊接焊缝跟踪的精度,提供了一种空间曲线焊缝焊缝跟踪的新方法。