伴随着传统工业的智能化转型升级,工业机器人越来越受重视。其中,SCARA机器人因其快捷和可靠,在工业自动化市场中占着举足轻重的地位;另外,传统的手工氢氧微火焰焊接已经无法满足市场的需求,氢氧微火焰自动焊接设备具有很广的应用前景。在此背景下,本课题基于自主研发的运动控制器,将机器人技术与氢氧微火焰焊接技术结合起来,研制出一款基于SCARA机器人的氢氧微火焰自动焊接设备,推动氢氧焊接技术向绿色、高效、智能化发展。首先,本文分析了SCARA机器人结构特点,在此基础上,采用D-H坐标的方法建立运动学模型,并通过数值法求解其逆运动学方程,最后通过MATLAB平台的Robotics Toolbox工具箱对SCARA机器人进行建模仿真并进行运动学方程验证,为之后SCARA机器人的进一步研究奠定基础。其次,从笛卡尔空间和关节空间两个角度分析轨迹规划问题。笛卡尔空间轨迹规划中,通过数学分析和坐标变换完成了直线规划和圆弧规划;关节空间规划中,主要介绍了5次多项式样条插值和S曲线加减速插值方法,且提出了基于遗传算法的规划优化方法,采用四-五阶多项式插值方法,以最小化行进时间和行进空间为优化目标,设计约束条件,制作MATLAB人机交互轨迹规划器。再次,介绍了虚拟仿真平台技术,通过Assimp模型导入库,将SCARA机器人3D Max三维模型由visual studio和QT导入到OpenGL场景中,开发出一款运动控制仿真软件;然后,在VS中添加控制器类,将运动控制算法写入其中,由人机交互界面发出控制指令来驱动模型进行相应的运动,并实时的画出机器人末端的运动轨迹来验证运动控制算法的可行性。最后,搭建SCARA氢氧微火焰焊接平台。首先介绍了SCARA焊接平台的总体设计方案和微火焰焊接的工艺研究,然后分别从软件和硬件设计两个方面详述平台的搭建过程。硬件部分主要包括功能分析、结构设计等;软件方面通过设备的工艺流程来定义软件的框架,设计UI控制界面。平台搭建完成后进行大量的焊接实验,不仅取得了良好的焊接效果,且进一步验证了运动学算法的正确性。