有经验的焊工通过观察熔池表面变化、进而调整焊枪的姿态，来实现熔池流态的最优控制，从而保证在复杂工况条件下的焊缝成型及焊接质量。由此可以说明，焊工对焊枪三维姿态控制蕴含着丰富的焊工经验与技能。但是，目前这种焊工经验与技能从未实现参数化提取并应用于自动焊接过程中。焊枪三维姿态的变化影响着熔池表面液态金属的流动状态，而熔池流态与焊接过程中的传热、受力作用具有直接的作用关系，其流态变化影响着焊接质量和焊缝成型。因此，针对焊工焊枪三维姿态控制这一问题，本文采用动态倾角传感器来测量焊枪三维姿态这一全新的研究方法，同时对以下内容进行了研究，获得了相应的结果;　　(1)为表征获得焊工经验与技能的特征参数，试验采用动态三轴倾角传感器SST810来实时检测焊枪姿态。本文对传感器的精度做了标定，验证该传感器基本可以实现准确的实时检测焊工焊枪姿态。给定焊接参数的条件下，分别对熟练焊工和初级焊工的TIG焊接过程的中焊枪姿态进行了实时采集，分析了熟练焊工和初级焊工在焊接过程中对焊枪姿态控制的区别性。　　(2)为了实时提取焊工焊枪三维姿态和相关熔池形貌变化规律，本文依据焊工经验原理及激光视觉原理，设计了一套同时可以采集焊工焊枪三维姿态和三维传感熔池表面形貌装置试验系统。该系统的设计成功，初步实现了焊工焊枪姿态与熔池之间的交互行为可视化。试验中熔池表面特征采用熔池宽度(W)，熔池长度(L)和表面曲率(C)这三个参数来反应。试验结果表明，该系统可以实现焊枪三维姿态与熔池形貌变换的实时提取。　　(3)由于试验中焊工焊枪姿态的变换主要体现在焊枪钨极尖端的姿态变换，钨极尖端与熔池流态有直接接触关系，钨极尖端的姿态变换导致熔池流态的变换，所以焊枪姿态影响焊接质量，焊枪姿态的变化可以考虑成一个刚体的运动。而实际采集到的焊枪姿态并非焊枪尖端姿态变化，针对这一问题本文主要采用齐次变换法将传感器实时检测到的焊枪姿态转变为钨极尖端的姿态变换。通过试验验证该算法基本可以实现对焊枪钨极尖端姿态的实时恢复。　　(4)最后通过所设计的试验系统，针对不同焊枪姿态对熔池形貌变化及焊缝成型这一问题，分别对横滚角和俯仰角做了单一的焊枪姿态变化对熔池特征参数影响等相关试验。通过对所采集到的焊枪姿态和熔池形貌相关性分析发现，不同的焊枪姿态变化对熔池的影响规律有明显的不同，对焊缝成型影响也比较明显。　　以上研究对更深层次从物理模型层面理解熔池动态行为与焊接质量之间的内在联系并将熟练焊工对熔池控制的经验实现参数化具有重要的学术价值。研究工作形成的理论体系对大幅度提高焊接机器人的智能化水平具有重要的理论价值和潜在的工程应用前景。