現在廣泛應用的焊接機器人都屬于第一代工業(yè)機器人，它的基本工作原理是示教再現。示教也稱(chēng)導引，即由用戶(hù)導引機器人，一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機器人在導引過(guò)程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運動(dòng)參數＼工藝參數等，并自動(dòng)生成一個(gè)連續執行全部操作的程序。完成示教后，只需給機器人一個(gè)啟動(dòng)命令，機器人將準確地按示教動(dòng)作，一步步完成全部操作。這就是示教與再現。實(shí)現上述功能的主要工作原理，簡(jiǎn)述如下：
(1)機器人的系統結構一臺通用的工業(yè)機器人，按其功能劃分，一般由3個(gè)相互關(guān)連的部分組成：機械手總成、控制器、示教系統，如圖所示。        機械手總成是機器人的執行機構，它由驅動(dòng)器、傳動(dòng)機構、機器人臂、關(guān)節、末端操作器、以及內部傳感器等組成。它的任務(wù)是準確地保證末端操作器所要求的位置，姿態(tài)和實(shí)現其運動(dòng)。
?        控制器是機器人的神經(jīng)中樞。它由計算機硬件、軟件和一些專(zhuān)用電路構成，其軟件包括控制器系統軟件、機器人專(zhuān)用語(yǔ)言、機器人運動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)軟件、機器人控制軟件、機器人自診斷、白保護功能軟件等，它處理機器人工作過(guò)程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。
示教系統是機器人與人的交互接口，在示教過(guò)程中它將控制機器人的全部動(dòng)作，并將其全部信息送入控制器的存儲器中，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)專(zhuān)用的智能終端。
(2)機器人手臂運動(dòng)學(xué)機器人的機械臂是由數個(gè)剛性桿體由旋轉或移動(dòng)的關(guān)節串連而成，是一個(gè)開(kāi)環(huán)關(guān)節鏈，開(kāi)鏈的一端固接在基座上，另一端是自由的，安裝著(zhù)末端操作器(如焊槍)，在機器人操作時(shí)，機器人手臂前端的末端操作器與被加工工件處于相適應的位置和姿態(tài)，而這些位置和姿態(tài)是由若干個(gè)臂關(guān)節的運動(dòng)所合成的。因此，機器人運動(dòng)控制中，要知道機械臂各關(guān)節變量空間和末端操作器的位置和姿態(tài)之間的關(guān)系，這就是機器人運動(dòng)學(xué)模型。一臺機器人機械臂幾何結構確定后，其運動(dòng)學(xué)模型即可確定，這是機器人運動(dòng)控制的基礎。機器人手臂運動(dòng)學(xué)中有兩個(gè)基本問(wèn)題。
1)對給定機械臂，己知各關(guān)節角矢量g(f)=[gl(t)，g2(t)，......gn(i)]'，其中n為自由度。求末端操作器相對于參考坐標系的位置和姿態(tài)，稱(chēng)之為運動(dòng)學(xué)正問(wèn)題。在機器人示教過(guò)程中。機器人控制器即逐點(diǎn)進(jìn)行運動(dòng)學(xué)正問(wèn)題運算。
2)對給定機械臂，已知末端操作器在參考坐標系中的期望位置和姿態(tài)，求各關(guān)節矢量，稱(chēng)之為運動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題。在機器人再現過(guò)程中