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复合材料壳体具有质量轻、强度高、耐腐蚀及可设计等优点，使其在石油天然气输送、船舶、海洋钻井平台、电力传输、压力容器等领域获得广泛应用。复合材料壳体多采用湿法缠绕成型工艺制造，传统的缠绕机分为机械式和数控机床式，存在自由度低，芯模装卡不便，制品适应性及柔性差，且无法实现复杂形状复合材料壳体自动缠绕成型等问题。本文设计的基于KUKA机器人的纤维缠绕工作站具有七个自由度，具有抓取芯模缠绕和抓取纤维缠绕两种缠绕模式，可实现复杂形状复材壳体快速、高效、优质缠绕成型。 为满足复材壳体纤维缠绕工艺及制品性能要求，根据环向、螺旋和纵向缠绕基本规律，分析了圆柱体、锥形体以及椭球体复合材料壳体芯模测地线缠绕模型和落纱点轨迹，分别基于包络缠绕和定长纤维缠绕两种导丝头轨迹约束确定出纱点轨迹。基于 MATLAB软件进行缠绕线型及轨迹计算，并分析了各轴运动、切点顺序和主轴转速等因素对缠绕轨迹的影响，给出可用于生产的定长自由纤维、主轴恒转速及测地线缠绕的优化出纱点运动轨迹。本文设计了基于KUKA KR210机器人的纤维缠绕工作站，采用外部扩展轴实现芯模旋转驱动，通过机器人手抓取芯模或纤维两种方式缠绕实现复材壳体快速成型。根据复材壳体缠绕需求，设计工作站机械结构，并搭建控制系统硬件平台，系统软件采用上、下位机结构。通过将出纱点轨迹坐标转换为机器人可执行代码，控制机器人末端按照指定轨迹缠绕。 本文设计的机器人缠绕工作站可适用于湿法/干法缠绕的带缠绕及纤维缠绕工艺。机器人载荷：210KG；缠绕行程：2000mm；缠绕轨迹精度：±0.2mm。可实现弯管、三通、锥形变径管、气瓶等纤维增强复合材料壳体的自动化缠绕。