大尺寸工件高精度加工是国家高端制造业的关键问题之一,当前主流的加工方法是使用基座固定的机械臂通过“示教-再现”方式做多次局部加工,这类机器人无法满足移动性、自动化、高精度和高效率的加工需求。因此,使用具备的移动能力的机器人搭载具备作业能力的机械臂进行联合加工成为新的发展趋势。本文介绍了一种通过六足机器人背负PRP-RRR六自由度机械臂构成的新型移动式焊接机器人。它的特点是六条并联的单腿同样为并联设计,提高了机器人整体的刚度、精度和承载,使其可负载多种焊接作业设备。机械臂也经过特殊设计而使其末端执行器具备运动解耦的特性,并对多种类型焊缝都有极佳的适应性。本文针对该移动焊接机器人从传感定位、作业规划、反馈控制和控制方法四个方面做研究,同时对真实样机做了大量实验,具体内容为:1.提出了一种新的通过间接坐标系对线激光手眼矩阵和基坐标系齐次变换矩阵进行标定的方法,使空间位置和姿态可进行统一的坐标表示。2.针对机器人移动中和站定后两个阶段对视觉定位算法性能的不同需求,提出了工件实时粗定位和焊缝离线精定位算法,使得机器人具备了视觉传感能力。3.提出了六足机器人姿态微调策略,通过调整六足机器人的姿态使得焊缝和机械臂的相对位姿满足特定的空间几何关系,以充分利用机械臂的解耦特性。为研究其性能提升,本文使用雅可比矩阵的条件数对微调前后的控制精度做了数值分析。4.分析了焊接臂的工作空间、速度特性、承载特性、极限误差等性能指标。基于此,提出了焊接臂焊接操作的作业规划方法,使焊枪在联合焊接中能做出正确动作。5.分析并对焊接作业中的弧长、侧移等受控特征进行了建模和参数识别,并设计了1-2阶混合模糊控制器,用于受控特征的偏差纠正,提高自动焊接过程的控制精度和焊缝成形的质量。6.分析了机器人硬件设备组,设计了配套的软件模块和控制算法,并在此基础上完善了相关数据结构、控制策略和操作逻辑。7.对移动焊接机器人进行了实验研究,主要包括:1)传感定位算法的验证实验;2)作业规划结果的验证实验;3)开环焊接实验;4)闭环焊接实验。