伴随着焊接自动化技术的不断进步,焊接机器人所要面对的焊接任务也日趋复杂,焊接机器人单体作业已经越来越不能满足当前工作任务的需求,机器人与变位机协调焊接作业的研究与应用已成为焊接领域的发展趋势,实现协调焊接的具体算法是当前研究的热点问题之一。本文以一台六自由度串联型焊接机器人和一台二自由度旋倾式变位机构成的工作站为研究对象,采用离线编程方法,对空间复杂相贯线焊缝的协调船型焊接进行了较深入研究,完成了离线编程下工作站协调焊接算法的实现。具体工作有以下几个方面:(1)针对机器人运动学逆解算法问题,本文提出了一种基于几何的六自由度串联型焊接机器人运动学逆解算法。首先依据焊接机器人的实际工况,将机器人二、三臂的位形和第五关节角的正负相组合,把运动学逆解分成四类,舍去没意义的,剩余各类对应一种机器人工作形态,具有明确的几何意义,然后依据机器人工作形态选用相应的类算法,最终得到对应的1组解析解,降低了轨迹规划问题的复杂性。同时用非标准的D-H法对2R变位机的坐标系进行了定义,简化了变位机的逆解算法。(2)运用数字离散思想,将空间曲线焊缝离散,提出了以焊缝坐标系为纽带将耦合在一起的机器人变位机工作站坐标系封闭链打开,从固定坐标系开始一边是机器人坐标系开链,一边是变位机坐标系开链,协调运动呈非主从关系,进而分别对两条开链做解算,实现了对机器人变位工作站的解耦,降低了协调焊接的复杂性。(3)以应用较为广泛的椭球面封头与圆管焊接为例,用5个参数来描述圆管相对椭球面封头的位姿,建立其空间相贯线的参数方程,获取整条焊缝曲线并对其离散,规划焊点对应的时间序列,确保焊接速度的均匀性。用Matlab软件计算获取各离散点的焊缝坐标系,对各离散焊点理想焊接状态(船型焊)下对应的机器人变位机工作站各个关节角度进行求解,再对变位机的关节轨迹进行规划,输出各关节依据时间的角度文本文件。用Creo Parametric 2.0软件对整个变位机工作站建模并装配,将角度文本文件加载到模型对应的各个轴上进行运动学仿真。仿真结果表明:基于几何的六自由度串联型机器人逆解算法精度高;机器人和变位机各旋转关节角速度平滑连续,协调运动算法具有较高的精度且易于实现。