随着社会的发展,人工成本越来越高,企业对工业机器人的需求也越来越多,而在工业机器人的应用中,焊接机器人所占的比例最多。此外机器人仿真系统作为实际机器人系统研究和应用中可靠的辅助手段,有着重要的意义。因此本文以设计研发出一套适用于焊接机器人工作站的仿真系统为目标,并对其涉及的关键技术进行了研究。本文以焊接机器人MOTOMAN-MH12为对象,得到了机器人D-H参数,由D-H参数推导了机器人的正运动学方程,并且分析了逆运动学求解的方法。由于焊接质量与焊接工艺参数有关,因此对焊接工艺参数进行了规划。同时对直线焊缝和曲线焊缝规划进行了分析,将直线焊缝和曲线焊缝规划均分为提供焊件表面信息和不提供焊件表面信息的规划,考虑到不提供焊件表面信息曲线焊缝中的数学表达式多样性问题,提取了离散点坐标以及将其拟合成牛顿插值多项式,然后再进行轨迹规划。考虑到非平焊或非船型焊位置的焊缝质量差,研究了机器人和变位机协调轨迹规划。为了检测出仿真系统是否存在碰撞,提出了基于距离计算的碰撞检测算法和基于相交判断的碰撞检测算法,分别用于检测机器人的内部碰撞和机器人的外部碰撞,基于相交判断的碰撞检测算法计算量较大、可用于检测体积不规则的几何模型以及适用范围较广。考虑到焊件在焊接中由于瞬时热能量输入导致焊件产生相当大的残余变形,为全面了解焊接变形的分布规律,对焊接热变形进行了分析,验证了直线焊缝数值模拟结果以及根据数值模拟结果通过相关工艺措施减小焊接变形量。最后,为了提高编程效率和实现最佳路径规划,通过仿真系统开发了离线编程功能,并进行了圆形和相贯线焊缝轨迹规划仿真与焊接实验,结果表明,圆形焊缝工件焊后满足焊接质量要求,相贯线焊缝工件中下坡焊的质量优于上坡焊,对于相贯线焊缝可通过变位机协调焊接提高焊接质量。