核电封头与管座的焊接是核电站反应堆压力容器制造中的关键问题之一。目前主要依靠人工焊接完成,焊接效率低,焊接质量难以保证。在国家自然科学基金项目“核电封头与管座复杂空间型面焊接机器人设计方法研究”支持下,本文开展核电封头与管座的机器人焊接研究,针对特殊的焊接需求与作业环境,提出一种新的焊接机器人总体方案,并针对该机器人开展运动规划研究。首先,核电封头与管座之间的施焊空间小、焊道形状复杂,管座数量多、在核电封头上呈离散分布状态,焊接作业面积大、范围广。本文为适应特殊工况对作业环境进行了数学建模,并提出两种适合该作业环境的横跨式移动焊接机器人构型方案。分别为一体式机器人和分离式机器人。其次,针对移动焊接机器人实时高效运动算法开发的需要,提出一种拓扑-参数-轨迹三层次结构的机器人步态规划的新方法。在步态拓扑规划层次完成机器人移动步态类型规划工作,在步态参数规划层次完成对步态中特征参数,如高度、长度、时间及半径的设定任务。在步态轨迹规划层次完成移动机器人足端的移动轨迹设计任务。通过三层次结构的步态规划方法,有效降低焊接机器人实时轨迹计算工作量,提高在线规划效率,为下一步复杂环境下基于视觉实时测量反馈的机器人焊接作业提出在线规划算法。接着开展了移动焊接机器人作业路径与作业轨迹规划研究。提出横向扫掠、斜向扫掠、径向扫掠三种焊接作业路径来覆盖核电封头上全部管座,实现了焊枪作业的轨迹规划。在此基础上,开发了移动焊接机器人运动规划程序系统,为用户设计了焊接系统操作端,进行了数值仿真实验研究,初步验证了全文整体规划的可行性。