現(xiàn)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(xiàn)。示教也稱導引，即由用戶導引機器人，一步步按實際任務操作一遍，機器人在導引過程中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態(tài)、運動參數(shù)＼工藝參數(shù)等，并自動生成一個連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只需給機器人一個啟動命令，機器人將準確地按示教動作，一步步完成全部操作。這就是示教與再現(xiàn)。實現(xiàn)上述功能的主要工作原理，簡述如下：
(1)機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一臺通用的工業(yè)機器人，按其功能劃分，一般由3個相互關連的部分組成：機械手總成、控制器、示教系統(tǒng)，如圖所示。        機械手總成是機器人的執(zhí)行機構(gòu)，它由驅(qū)動器、傳動機構(gòu)、機器人臂、關節(jié)、末端操作器、以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務是準確地保證末端操作器所要求的位置，姿態(tài)和實現(xiàn)其運動。
?        控制器是機器人的神經(jīng)中樞。它由計算機硬件、軟件和一些專用電路構(gòu)成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機器人專用語言、機器人運動學、動力學軟件、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程中的全部信息和控制其全部動作。
示教系統(tǒng)是機器人與人的交互接口，在示教過程中它將控制機器人的全部動作，并將其全部信息送入控制器的存儲器中，它實質(zhì)上是一個專用的智能終端。
(2)機器人手臂運動學機器人的機械臂是由數(shù)個剛性桿體由旋轉(zhuǎn)或移動的關節(jié)串連而成，是一個開環(huán)關節(jié)鏈，開鏈的一端固接在基座上，另一端是自由的，安裝著末端操作器(如焊槍)，在機器人操作時，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)是由若干個臂關節(jié)的運動所合成的。因此，機器人運動控制中，要知道機械臂各關節(jié)變量空間和末端操作器的位置和姿態(tài)之間的關系，這就是機器人運動學模型。一臺機器人機械臂幾何結(jié)構(gòu)確定后，其運動學模型即可確定，這是機器人運動控制的基礎。機器人手臂運動學中有兩個基本問題。
1)對給定機械臂，己知各關節(jié)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)，稱之為運動學正問題。在機器人示教過程中。機器人控制器即逐點進行運動學正問題運算。
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)，求各關節(jié)矢量，稱之為運動學逆問題。在機器人再現(xiàn)過程中