管体之间相交的相贯线焊缝在石油、化工、锅炉等领域是非常典型的焊缝形式,提升这种焊缝的焊接质量和焊接效率具有很重要的意义。由于相贯线焊缝是复杂的空间曲线,采用手工焊接很难保证焊接效率和质量。基于自动化焊接的种种优势,国内外陆续采用自动化设备实现相贯线焊缝的焊接。本文建立了一套相贯线焊接机器人运动控制系统,并通过对相贯线焊缝多层多道焊的研究,实现了多层多道焊焊缝轨迹规划和调整,最后通过综合调试验证系统的可靠性。建立了一套骑座式四自由度相贯线焊接机器人硬件系统,系统主要包括运动系统、控制系统、焊接系统、数据采集系统四个子系统,分别为机器人运动操作、焊接操作以及数据采集操作提供硬件基础。设计编写了相贯线焊接机器人系统控制软件,通过对系统软件功能要求的分析,软件系统主要包括状态监测模块、轨迹计算模块、运动控制模块、参数管理模块以及故障处理模块等几个功能模块。通过编程实现了焊接机器人系统相贯线运动控制、焊接参数管理、故障实时处理等功能。通过对相贯线插补算法的研究,建立了相贯线轨迹的理想数学模型,实现了相贯线运动恒定速度的运动控制;以多层多道焊时每道焊道截面相等为前提,提出了一种相贯线多层多道焊焊道排布策略,进而实现相贯线多层多道焊的轨迹规划。根据相贯线焊接机器人的特点,采用激光传感器对工件相关参数进行标定,并推导出标定参数的计算方法。通过对相贯线轨迹调整方法的研究,提出了一种轨迹调整插值算法,即单轴线性增量的方法,根据实际工况对理想相贯线轨迹进行了调整,使其适应实际焊接条件。