焊接机械臂作为工业机器人的主力军,不仅能在恶劣工作环境下提供连续稳定的焊接作业,提高工作效率,降低作业风险,同时又能提供高质量的焊接质量,降低生产成本和对工人操作技术的要求,在工业生产制造过程中发挥着重要作用。本文针对工业中常见的焊缝形态,设计了一台专用焊接机械臂,并系统的分析了其运动特性及其结构特性,具体研究内容如下：根据作业对象,详细分析了焊接机械臂的功能需求及其性能需求,并根据分析结果确定焊接机械臂的原理方案,确定其关键技术参数,对焊接机械臂的工作空间进行数值描述,并运用MATLAB实现焊接机械臂的工作空间仿真。运用D-H法,建立焊接机械臂的连杆坐标系,建立焊接机械臂的运动学方程,推导机械臂运动学的正逆解,为后续焊接机械臂的三维图形仿真提供参考。根据机械臂原理方案,确定各个关节的驱动方式及传动方案,对其进行详细的结构设计,并运用Solidworks制作机械臂三维实体模型；利用ADAMS软件对焊接机械臂进行运动仿真,得到各个关节按既定轨迹运动的运动参数函数曲线,验证各个关节运动平稳,运行良好,为焊接机械臂样机实物制造提供参考依据。对焊接机械臂的关键承载部件进行分析与简化,建立有限元模型采用DOE的方法进行静力学分析,得到各个结构形式的应力及位移分布,并确定合理的部件结构形式,运用Isight的优化方法对得到的分析结果进一步优化,得到最优的结构形式。对焊接机械臂的定位误差进行定量分析,详细分析机械臂装配,制造机器自身刚度对其末端定位精度的影响,验证机械臂定位误差在既定误差范围内；最后根据分析结果完成机械臂零部件采购与加工,制造自主开发第一代焊接机械臂样机。