中厚板广泛作为建筑、船舶等大型焊接结构件，多层多道焊接是其关键技术，目前采用焊接机器人实现中厚板的自动焊接成为热点技术难题，而焊接路径的自动规划是焊接机器人完成中厚板坡口多层多道焊接的前提，由于加工误差、安装误差等因素，实际工况中厚板焊接坡口的非标准形式，对中厚板坡口的多层多道焊接路径规划提出了更高的要求。因此，本文针对焊接坡口焊缝填充策略及焊接机器人运动规划控制展开理论、仿真及实验研究，实现焊接机器人焊接路径的自动规划，完成机器人自动化焊接。

本文主要研究内容及工作如下：

（1）设计中厚板多层多道焊缝填充策略。分析多层多道焊接中坡口形式及焊接工况，研究焊接参数对焊道成形面积的影响，建立焊道成形面积与焊接电流、焊接速度之间的关系模型；针对中厚板多层多道焊接中典型V型坡口，在焊接坡口填充策略相关研究基础上设计焊接坡口的自定义填充策略，无需频繁调整焊接参数即可实现不同坡口的焊道排布规划。

（2）基于焊道排布模型的焊接路径仿真分析。利用有限元的方法对于中厚板多层多道焊接路径进行分析，在焊接过程中温度场和应力场仿真分析理论基础上，选取合适的焊接热源模型；在焊道排布模型研究基础上分析焊道中设置不同焊枪末端位置时热源对于坡口中温度分布的影响，选取合适的焊枪位置，结合所研究的焊接参数分析不同速度下焊接工作完成后的残余应力，综合考虑残余应力的分布情况确定合适的焊接速度。

（3）设计适用于多层多道焊接的运动规划控制策略。建立焊接机器人的运动控制模型，确定焊接机器人系统中各坐标系和工件坐标系的转换关系；结合典型V型坡口的焊道排布模型，基于焊接路径仿真分析对于焊接位姿进行规划，结合焊接路径运行具体情况完成焊接速度规划。

（4）搭建焊接机器人多层多道焊接实验平台进行仿真和实验。根据实际功能需求完成实验平台硬件搭建与软件设计；对所规划焊接路径进行仿真与模拟实验分析，在工作现场完成自动化多层多道焊接，验证实际焊接的可行性。

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