传统的相贯线切割行业大多是采取人工划线放样的方式,一般的顺序为:求解相贯线—制造样板—划线—手工切割—人工打磨。传统的方式造成了劳动强度大、生产效率低等等。近代以来,国内外厂商纷纷开始运用计算机软件平台,比如AutoCAD和SolidWorks等等,利用它们的丰富二维、三维展开功能实现。但是大多数功能繁琐、价格高昂且操作复杂,很难做到现场实用。本文在对国内外工业机器人,特别是相贯线切割方法研究现状和发展分析的基础上,针对6轴机器人切割相贯线的技术问题进行研究,并由此设计了一种相贯线等离子切割机器人控制系统。该机器人系统采用的是6自由度工业机器人与单轴变位机相配合,采用树莓派支持的CODESYS运行系统(RTS),控制六关节机器人运动,从而实现相贯线轨迹切割。首先对单管的圆管-圆管和圆管-方管相贯线曲线方程进行求解,并用MATLAB进行了仿真验算,然后进行了多管体相贯的分析和研究。建立了空间坐标系并利用三维空间变换中的平移和旋转变换,推导出空心钢管在相同坐标系下的解析表达式。然后对相贯线的切割运动进行分析,将主管和支管的轨迹分解为轴向运动和圆周运动,分别由六自由度机器人和变位机实现。利用二分法和逼近值法进行了运动过程中的圆周角规划。接着进行了轨迹规划方法的研究,描述了运动学的关节空间规划和笛卡尔空间规划。重点对笛卡尔空间三点圆弧规划的算法进行了阐述和运用,利用VB软件进行了插补点位计算和位姿计算。考虑到坡口角、实际切割角和切割方向,根据D-H参数法对机器人进行建模。利用C#语言进行了机器人的运动学分析,并对运动学算法的合理性进行了验证。最后利用树莓派在CODESYS环境下进行了 6关节机器人相贯线切割控制系统的软件开发,主要包括运动控制平台搭建,机器人模型建立,人机接口程序设计,运动控制程序设计等。最终通过CODESYS的追踪功能对轨迹规划算法进行验证,证明了算法的合理性与系统的可行性。