论文主要阐述在实际工作中使用史陶比尔六轴工业机器人进行激光熔覆加工的过程中所学习到的知识,领悟到的心得。首先论述工业机器人运动学的基本问题,即位姿逆问题,提出了一种解析算法。与机器人运动学领域普遍采用的引入四阶矩阵方程的DH算法不同,论文应用几何法列出两个三阶矩阵方程。这两个方程分别用来描述机器人的末端位置等式和末端姿态等式。这样使得方程具有更明显的几何意义。并且由于方程中的三阶矩阵为酋矩阵,它的逆矩阵与转置矩阵相同,更方便进行求逆等矩阵运算^[1][2]。其次,在成功求解机器人位姿逆问题的基础上,进而对机器人速度逆问题求解析解。机器人速度逆问题包括线速度逆问题和角速度逆问题两部分。对于线速度逆问题,采用对时间求导的方法求解析解。对于角速度逆问题,采用向量分解原理求解析解。第三,考虑到了实际工程中工业机器人很少单独使用,经常需要夹持不同的工具。因而在成功求解以上的位姿逆问题和速度逆问题的基础上,进而以实际工作中使用的激光头作为工具为例,得出了机器人夹持工具时的解法,使研究更贴近工程实际的需要。第四,对上述方法计算出的机器人位置解和速度解进行验证。使之与史陶比尔机器人实际运行得出的位置值和速度值进行比较,以此可以说明算法的正确性。最后,列举了两个具有代表性的机器人激光加工案例。一个是球阀表面激光熔覆案例,另一个是轴类零件表面相贯线激光熔覆案例。论文所述算法的实际意义在于将工业机器人的模型,抽象简化为数学模型,使机器人工程师不必依赖于实际存在的机器人实体进行机器人逆问题的求解,而进行离机求解。这不仅体现在尚未购置具体型号机器人时,进行前期方案调研,参数选型,可行性分析等,也体现在已经购置具体型号机器人时,进行现场位姿调试和速度调试以及奇异性分析上。掌握机器人运动学位姿逆问题和速度逆问题的解法,势必能对机器人工程师的工作有所帮助。