工业生产对我国国民经济的发展起着非常重要的作用,而在机械设备当中有大量的轴承端部零件由于长期旋转摩擦、不正确的装配等原因造成其磨损失效,这些细微的损坏都会影响加工产品的精度和效率,由于这些细微损坏直接更换零件会造成资源的浪费,而零件的修复工作在解决此类问题中显得尤为重要。失效轴承端部零件模型的修复,现有的技术大部分都是在缺损的表面直接进行焊接,存在粗糙、修复不精确的问题。为了解决此类问题,本文以Motoman-UP6焊接机器人作为研究工具,通过增大失效轴承端部损坏部分的纵向和横向面积对其进行模型重建和机器人对重建轴承端部修补路径规划两方面进行深入的研究。具体内容如下:(1)首先,利用矩阵确定机器人的位置,姿势和转换的表示方式;然后建立UP-6型机器人的D-H坐标系数学模型,并对UP-6机器人进行正逆运动学的分析计算和仿真验证。并依据正运动分析结果,运用蒙特卡罗法设计Matlab程序,以打点方式在坐标系中描绘出机器人末端执行器的三维工作空间以检验机器人的工作能力。(2)其次,提出对失效轴承端部损坏部分进行模型重建,通过增大其纵向和横向面积得到较为规则的轴承端部待修复模型。用Solidworks对处理后的轴承端部零件进行三维建模,用Matlab对待修复模型的STL网格格式进行坐标提取,为之后的修补轨迹规划提供坐标标定。(3)再次,对机器人进行笛卡尔空间和关节空间的轨迹规划。分别利用直线插补法和圆弧插补法计算机器人行走路径的步长,规划机器人在笛卡尔空间中的直线运动和圆弧运动;采用机器人逆运动学求解出各路径点对应的末端执行器姿态角,对机器人的关节空间进行轨迹规划;对中间路径点的轨迹采用三次多项式插值法和五次多项式插值法分别进行规划和仿真,对比两种方法的优缺点。(4)最后,由于机器人在执行直线焊接、圆弧焊接、平面喷涂等具体作业任务时,有严格的轨迹精度要求,采用三至五次多项式插值方法规划过渡轨迹时,机器人经过的中间位姿数增加,造成加速度冲击累计增大,导致机器人的稳定性和精确度都有所降低。因此,在增大失效轴承端部损坏部分纵向和横向面积的重建模型上,提出了混合插值(3-5-3)修复轨迹优化方法,并且进行了仿真和实验验证,提高了机器人修补工作的精确性和稳定性,延长了轴承端部零件3%的使用寿命。