用SolidWorks软件建立了焊接机器人的三维实体模型和虚拟样机模型，并在SolidWorks平台下，用Solid Works Simulation实现静力学仿真，仿真得出结构的应力、位移、应变情况；用SolidWorks Motion实现机器人的运动学仿真，得出机器人各关节运动的角位移、角速度、角加速度曲线。最后对仿真的结果进行分析，为焊接机器人的机构设计提供数值依据，以更好地改进机器人的机构设计。

通过SolidWorks软件建立了操作臂的三维实体模型，利用ANSYS软件完成了操作臂的有限元分析，从理论上得到了操作臂的最大受力点承受的应力小于材料的屈服应力，达到了设计要求，为进一步优化设计提供了技术支持。

提出了一种基于SolidWorks环境下实现可重组模块化并联机器人自动装配的方法。在并联机器人模块化构造的理论基础上，使用VB开发语言调用SolidWorks API来实现可重组模块化并联机器人的自动装配。运用此方法能够实现对称和非对称平面式、立方体角台式、球面式、台体式等多种类型并联机器人的自动装配。由于实现了空间并联机器人自动装配功能，所以在很大程度上缩短了设计周期，提高了设计效率。实践证明，设计方法是一种高效易用的方法，并对并联机构的统一模块化设计具有一定的指导意义。此设计思想也可用于其他行业的大型装配体设计。

本文运用SolidWorks作为建模软件，对一种重型桶装物品堆垛机器人进行了各零部件及装配体的建模，并选用其Motion作为动力学仿真软件对机器人运动过程进行动志仿真．得出了仿真结果即AVI动画。

为了直观的对微创手术机器人进行运动分析,首先建立机器人逆向运动学数学模型,并在Matlab中完成逆解程序编写。同时在SolidWorks中建立相应的三维模型,利用SolidWorks Motion对机器人进行了运动轨迹规划和仿真,验证了位置反解的正确性。为了使运动规划和仿真更加直观、简单,需要设计运动仿真前界面。因此,基于LabVIEW强大的前面板功能设计出运动仿真人机交互界面,基于LabVIEW SoftMotion模块丰富的运动函数完成机器人末端轨迹规划,最后将LabVIEW、SolidWorks和Motion设计工具集成到一起,对机器人进行了运动仿真,实现了对运动过程的参数化控制。

在对机器人进行位形优化和轨迹规划时,往往需要考虑机器人的各向同性,而经典的条件数指标不能表示成关节转角的解析式,这限制了其在轨迹规划上的应用。为了改善双臂机器人协调操作物体在运动过程中的各向同性,提出了双臂机器人各向同性指标,该指标在功能上类似于条件数,但可以解析表达,所以基于该指标的轨迹可使双臂机器人在运动过程中具有较好的各向同性。经过对该指标的表达式分析和轨迹规划仿真实验研究,结果表明该指标还具有使机器人远离奇异位形并适当增加任务方向的可操作度值的功能。

在机器人抓取物体的过程中,机器人要调整自身的位姿,以适应物体位姿的变化。提出了一种基于高斯混合模型的适应性抓取方法,实现了机器人在较大工作区域中对物体的抓取。该方法采用高斯混合模型进行建模,构建物体的观测变量与机器人关节变量之间的映射关系。机器人抓取物体时,首先通过相机获取物体的观测变量,分别计算各个高斯分布下该观测变量的生成概率,选取后验概率最大的分布对应的高斯过程回归得到适应性的机器人关节角度。实验结果表明,采用高斯混合模型建模,比采用单一的高斯过程建模能够使机器人更好地实现适应性抓取。

针对目前深孔轴线度测试技术的不足,设计了一种基于PSD的自定心深孔轴线度测量机器人。通过螺旋管道机器人驱动,带动内径自定心装置沿管道轴线前进,置于定心轴端的激光头发出激光束并照射到外置的四象限PSD面板,通过电路转换和数据采集实时显示当前管道位置的轴线位置,并完成所测深孔轴线的测量。与现有测量系统相比,该机器人可以实现精密仪器中深孔、盲孔任意截面直线度参数的测量。

为提高焊接效率,改善焊接质量,对焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹进行联合规划,提出一种实时性高、可控性强、焊接误差小的轨迹规划方法。通过在执行器末端增加虚拟关节,建立合适的虚拟关节模型,并将焊接工艺参数用虚拟关节的关节变量表示,在机器人关节空间进行轨迹规划,使得焊接工艺参数的控制更加直观、便捷。利用虚拟关节模型结合B样条曲线仿射不变的特性,通过控制真实关节的运动曲线,来对焊接工艺参数进行间接控制。以求解最优时间解为目标,进行焊接工艺参数与关节空间轨迹的联合规划。采用ABB Robotstudio工具软件进行仿真,编写焊接机器人作业程序,以平面直线型焊缝为例进行试焊,结果显示该方法是可行的,有效的。

为了在适应极端条件下,服务机器人手臂能够满足高集成度和高性能的特殊要求,提出了一种基于解耦球型手腕的七自由度机械机构。首先分析七自由度机械手臂的机械结构特点,利用MDH法建立了机器人各个轴的相关坐标系。然后,利用牛顿迭代和传递逆方程法反向解析了手臂,手腕机理确保手腕紧性和灵活性的工作空间。最后,从电机控制和模块方向设计了七自由度软件流程。上述理论确保了该机器人机构能平稳并且能够灵活实现各个自由度的运动控制。