焊接是汽车车身制造的关键工艺。推进焊接的自动化与智能化对于提高汽车质量,降低制造成本具有重要意义。焊接机器人可以实现高强度、高精度、高稳定性焊接作业,在汽车车身制造中得到越来越广泛的应用。本文为实现汽车后侧围内板的自动焊接,对点焊机器人工作站设计与应用进行了研究,完成了点焊机器人工作站的结构设计、路径规划、运动仿真、控制系统设计等工作。主要研究内容如下:首先,根据汽车后侧围内板的工艺特点及生产要求,进行了点焊机器人工作站的总体设计。确定了点焊机器人工作站的工位数量、工位分布、整体尺寸、关键设备型号等内容。对焊接夹具定位与夹紧机构进行了研究,运用CATIA软件完成了焊接夹具的设计,并应用有限元分析技术和人机工程学原理验证了焊接夹具设计的合理性。其次,应用改进蚁群算法对汽车后侧围板点焊机器人工作站进行路径规划。综合考虑了点焊机器人焊接过程中姿势变化最少与焊接路径最短的要求,采用分组法对工作站路径规划进行深入研究,建立了机器人焊接路径三维TSP数学模型,并编制MATLAB程序进行求解。为解决蚁群算法在点焊机器人工作站路径规划中,容易陷入局部最优解的问题,提出应用混合粒子群算法的交叉和变异操作产生新个体的方法对蚁群算法进行改进。针对蚁群算法性能过度依赖参数设置的问题,提出运用正交试验和回归分析法对相关参数进行优化。与其它算法对比的结果表明,改进后的蚁群算法在求解点焊机器人路径规划的问题中收敛速度更快、路径更优。再次,运用Roboguide软件对汽车后侧围内板点焊机器人工作站的焊接过程进行仿真,检查是否存在干涉现象,并对参数设置合理性及焊接节拍进行验证。采用Roboguide离线编程功能,生成离线程序,提高了点焊机器人工作站的工作效率。最后,对汽车后侧围内板点焊机器人工作站的控制系统进行设计。论述了点焊机器人工作站的控制系统结构、关键控制设备选型、操作面板设计等内容,并对触摸屏界面、PLC关键程序进行了重点说明。该控制系统不但能实现点焊机器人工作站的自动焊接,还具有工件到位检测、电极自动修磨、安全报警等功能,具有安全系数高、操作简单、质量保证性好等优点。本文的研究内容与结论为解决当前焊接机器人工作站设计及应用中出现的结构设计不合理、路径规划随机性强、控制系统功能缺失等问题提供了思路和方法。并可以为其它焊接机器人工作站的研发、设计及应用提供参考。