随着现代信息科技技术的不断发展,船舶焊接工程技术逐渐推进到自动化、机器化、智能化的新阶段。当前船舶制造过程中,焊接机器人对复杂构件焊接时存在焊缝位置复杂、焊枪姿态多变、焊接工作空间内部狭窄和焊接对象多样等诸多问题,从而导致船舶复杂构件焊接自动化程度低下,提升焊接机器人焊接效率以及提升焊接自动化水平显得尤为迫切。因此,本文着重研究面向复杂焊接构件的智能焊接机器人无碰运动规划算法、焊接任务规划方法和焊接运动仿真系统。本文首先详细说明了运动规划问题和定义,然后对多种基于采样的算法进行了阐述和说明,分析了各种算法的优缺点以及改进方向。为了提升焊接机器人运动规划的性能,提出了一种高效稳定的双向智能排序随机扩展树算法（Bidirectional Intelligent Sort Rapid Random expand Trees,简称BIS-RRT*）,并在“工”形障碍、窄通道障碍以及复杂障碍等三种障碍测试环境中验证了BIS-RRT*的可行性,并在求解速度以及求解质量等方面与其他算法对比均有一定的优势。针对多焊缝焊接构件的焊接任务规划困难的问题,首先介绍目标焊接工件及其包含的焊缝类型,分析不同焊缝类型的焊接工艺约束。根据焊接工件和焊接工艺约束,建立约束路径下的非完全图TSP问题的数学模型。设计改进的蚁群算法对此约束路径下的非完全图TSP问题进行求解。最后在Matlab 2021a计算环境中对三种复杂焊接构件进行焊接任务规划仿真实验,验证改进蚁群算法的可行性和快速收敛性。焊接运动仿真是焊接作业前必不可少的一环,为了说明运动规划和焊接任务规划的应用价值,设计了基于机器人操作系统（ROS）的焊接机器人焊接运动仿真系统。利用ma1400焊接机器人的URDF文件完成ma1400的Move It配置软件包,使用Move It Task Constructor（MTC）构造焊接规划的作业序列,从而实现焊接机器人焊接运动仿真系统,最后对某复杂构件进行了焊接任务规划仿真实验,验证焊接任务规划的使用意义。