球罐具有表面积小、重量轻、占地面积少等优点，在石油化工等行业的应用日益广泛。球罐现场焊接作业的自动化和智能化是缩短球罐制造周期、提高球罐整体质量的关键。作为具有自动排道功能的爬壁式球罐焊接机器人两个关键技术，爬壁小车和多层焊接自动排列焊道的研究是这一领域的主要热点和难点。 无导轨爬壁小车必须具备吸附功能和移动功能，但这两者之间互为矛盾：小车的吸附能力越强负载能力越大，但小车的吸附能力成为运动时的主要阻力，过大的吸附能力使得小车运动平稳性变差、所受冲击变大、驱动功率增加。小车负载能力和运动性能这一矛盾束缚了其在球罐焊接中的应用。 论文首先通过理论分析计算，找出造成爬壁小车吸附和运动矛盾的本质原因，首次提出一种变磁吸力履带式爬壁小车的设计思想，并以变磁吸力吸附单元和磁吸力调节机构为核心组成了新型履带式爬壁小车。负载和运动性能测试表明，由此构成的爬壁小车具有负载能力大、运动动性能好、驱动功耗低特点，满足球罐焊接对爬壁小车负载重和低速运动平稳性的要求。 多层焊接自动排道技术可实现球罐焊接规范参数自动规划和调整，从而保证焊缝质量和外观成形。焊接规范参数是决定焊缝成形的一个主要因素，论文通过大量工艺试验，研究了焊接规范参数对多层焊接焊缝成形的影响规律；焊缝坡口填充量是焊接规范参数自动调整的主要依据，论文结合球罐多层摆动焊接的特点，首次提出了一种基于单摄像机运动“准双目”立体视觉传感方式，用于检测球罐多层焊接时焊缝坡口的填充情况，并根据焊缝图像特征，开发了一套提取球罐焊缝坡口轮廓参数的计算方法；基于以上研究，提出了多层焊接自动排道的总体思想，建立了由焊接规范参数焊前规划、根据前一焊道在线修正规划和根据当前焊道实时调整的焊道自动排列系统，以保证获得良好的焊缝成形。 应用上述关键技术和研究成果，结合成熟的工业焊接机器人，可以组成爬壁式球罐焊接机器人系统，为最终实现球罐焊接自动化和智能化提供技术条件和基础。