随着机器人技术的应用和发展,机器人技术逐渐应用到了工业的各个领域。根据项目需要,如何加快机器人开发进度,提高开发效率,改善机器人的各项性能,已成为极需解决的问题。一直以来,在机器人的设计开发及优化设计中,机器人运动学建模与运动学仿真研究都是非常重要的工作。特别是针对复杂的空间机构,如何快速、准确地建立系统的运动学模型,并进行有关系统性能的各项仿真工作显得越来越重要。本文利用Pro/E建立了操作机的三维模型,运用机构模块划分方法对该操作机进行了模块划分,并进行了系统的自由度计算。然后,利用多刚体系统运动学建模理论建立了夹持器的运动学模型,得到了该夹持器系统的约束方程,并进行了速度与加速度分析。针对一种焊接机器人,采用齐次变换矩阵和D-H运动学分析方法,建立了机器人的运动学模型,求出了该机器人对应运动学方程的正、反解。利用MatLab编程和蒙特卡罗方法,分析了焊接机器人的工作空间,通过仿真可方便的判断机器人工作空间中是否存在空洞或空腔,为得到项目需要的机器人工作范围提供参考。利用灵活性、灵活度和服务球的概念,分析了机器人工作空间中任一点的灵活度,求出了机器人的灵活工作空间。最后,利用SolidWorks的Animator插件和COSMOSMotion插件进行了机器人的动画演示和运动仿真,得到了6个关节顺序动作的动作过程动画和6关节协调动作时的各个关节的关节角曲线、关节速度曲线和末端轨迹曲线,对指导后期的机器人轨迹规划及机器人结构优化设计等工作具有积极的意义。