焊接机器人焊接加工过程实际上是焊枪与焊缝的相对运动过程。焊缝坐标系的确定为焊枪姿态的调整提供了很好的依据。根据3.2节，取焊丝端点为焊枪坐标系的原点Ot， Zt轴与焊枪轴线重合指向焊缝方向，Xt轴垂直于Zt轴指向焊枪工作方向，建立焊枪的坐标系(OtXtYtZt)如图4-10所示。若令焊枪坐标系的原点Ot与当前焊点坐标系的原点重合，焊枪轴线Zt轴与焊点坐标系的Z轴重合，焊枪坐标系的Xt轴与焊点坐标系的X方向一致，那么得到理想状况下机器人的焊接位姿，具体如图4-11。

由此可以建立焊枪坐标系与焊缝坐标系的变换关系，令焊枪坐标系相对世界坐标系的变换矩阵为0Tt ,结合式4-3有， 然而，实际焊接加工中，由于焊接件板厚度不一，焊缝宽度不同以及对焊接的熔深、熔宽的要求不同，因此理想的焊接位姿并非最佳的焊缝质量成型位姿。对不同板厚的焊接件进行焊接时，通常使焊枪的工作平面靠近厚焊接件的一侧或者便于散热的一侧。结合焊接经验，如图4-5所示的焊枪工作角调整角度δ的取值范围为±15度。 由于焊枪的工作角(倾角)不同，焊缝的成型效果也不同，图4-12展示了焊枪用负倾角(前进法)和正倾角(后退法)焊接时，焊缝的成型效果。负倾角焊缝成型面宽而薄，正倾角焊缝成型面厚而高。为了减少焊接飞溅，如图4-11的焊枪倾角α取值范围是±20度。前进法和后退法适用的常用焊接接头形式如表4-3所示。 综上，进行焊枪姿态规划，要考虑焊缝姿态和焊接工艺对焊枪姿态的影响，更要考虑在最优焊枪姿态下，焊接机器人的可达性、位姿良好性以及便于送丝机构顺畅送丝的需求。对于机器人不可到达以及不合理的位姿，应当通过变位机构进行调整或者对待焊工件进行重新装夹。 4.7本章小结 本章对离线编程系统中的焊接规划问题进行了研究，重点阐述了CAD导航进行焊接路径规划的流程和具体方法，即基于CAD导航的焊缝路径关键点位姿矩阵分析方法。然后以二自由度变位机为例，阐述如何利用焊缝位姿矩阵与变位机构对焊缝姿态进行调整的运动学原理。最后建立了工具坐标系与焊缝关键路径点坐标系的矩阵变换关系，并结合焊接机器人焊接工艺对焊枪姿态的影响，提出了焊枪姿态规划应注意的问题。

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