等离子堆焊作为一种延长工件寿命,有效降低加工成本的工艺方法,凭借运用各种堆焊材料提高零件表面性能的特点,越来越广泛地应用到机械工程领域的零件制造与修复中。本文基于IRB4600机器人,研究机器人在进行全表面工艺堆焊的过程中,由于末端执行器的不平稳造成工件损坏的问题。以堆焊工艺的回转半径和机器人关节柔性的角度分析工艺过程的运动平稳性。借助MATLAB、ADAMS等仿真软件,对机器人进行堆焊工艺过程的动力学仿真与测量实验。课题主要研究内容如下:（1）对IRB4600机器人进行运动学研究,描述机器人空间位姿信息以及相邻连杆间的坐标变换关系。采用D-H法建立机器人正运动学模型,获取机器人关节角度与末端执行器位姿的即时变换关系。运用代数法求解机器人逆运动学方程,最终通过MATLAB验证机器人正逆运动学模准确性,为堆焊路径规划提供理论依据。研究各类合金材料对堆焊层的性能影响;分析堆焊工艺参数对堆焊过程与成品质量的影响并确定参数范围;针对板材类工件,确定不同回转半径的堆焊路径。（2）简化机器人模型,基于Spong模型将机器人关节等效为弹簧连接电机与连杆,为后文考虑关节柔性的机器人动力学仿真提供模型依据。采用拉格朗日法推导机器人动力学方程,运用龙格库塔法求解考虑柔性关节的动力学方程,借助MATLAB算法编程验证动力学模型准确性,为动力学仿真提供理论基础。（3）运用ADAMS软件对机器人进行动力学仿真,通过对比不同关节刚度下,角位移波动曲线,获得各关节的稳定刚度系数分别为8E07N/mm、4E07N/mm和2E07N/mm。在此基础上,对机器人末端施加不同程度负载,通过观察关节角速度和力矩波动情况,得出不同末端负载下对腰与肩关节的动态影响较小,肘关节影响较大。针对堆焊工艺,选取不同回转半径的堆焊路径,获得不同回转半径对各个关节加速度的变化曲线,最终得出在4mm和6mm回转半径下首尾次转角波动最为明显,角加速度最大差值为0.80deg/s~2、0.82deg/s~2。（4）搭建等离子堆焊实验平台,对视觉系统进行相机与手眼标定,相机标定结果为-0.0805、0.1256、-0.0028和-0.0018。手眼标定中,旋转矩阵的误差小于1E-06,平移向量的误差小于0.055。测量并采用最小二乘法拟合堆焊轨迹,获得不同回转半径下轨迹距离偏差为1.21mm、0.97mm,方向偏角为0.247°、0.234°。之后对机器人关节角度进行测量与拟合,获得三关节角度偏角分别为0.08°、0.56°、0.82°。结合仿真对堆焊中常用回转半径、肘关节的柔性与工艺过程稳定性的关系进行了实验研究。