《中国制造2025》制造强国的战略目标对机器人行业提出了全面要求,离线编程系统作为机器人系统发展趋势,目前尚存在机器人与变位机、机器人与工件的空间位置计算值与实际值不符导致机器人与变位机协同精度低的现状,且传统的机器人与变位机协同运动效率低、加工大工件时焊枪与工件易发生运动干涉。以上现状严重阻碍了机器人行业的进一步发展。为改善上述问题,研究机器人与变位机标定、相贯线工件坐标系标定、机器人与变位机同步协同运动,以提升机器人与变位机协同精度、效率。针对机器人与变位机标定问题,提出了一种新的机器人与变位机自学习五点标定法。该方法融合了五点标定法和粒子群算法的优点,将五点标定法的结果作为粒子群算法进化的初值,通过建立变位机关节转角值与机器人变位机标定误差的关系,以误差值大小作为粒子群进化的衡量标准,从而提高了机器人与变位机标定的精度。针对相贯线工件坐标系标定问题,提出了一种新的基于标定夹具的相贯线工件六点标定法。该方法通过分析旋转特征工件的几何特性,设计了专用的标定夹具,有效避免了传统的针对带有旋转特征工件坐标系标定方法的理论误差,从而提高了相贯线工件标定的精度。在机器人与变位机协同运动中,传统的协同运动方式为变位机主动机器人从动,在整个协同周期里存在变位机停止等位的问题。本文在设计机器人与变位机协同算法时面向机器人与变位机同步协同全过程控制的数据进行规划,从而解决了传统的变位机等位问题,提高了协同运动效率。此外,本文提出的机器人与变位机协同运动协调点规划方式有效解决了传统协同算法中机器人与变位机在协同加工大型工件时造成的焊枪与工件碰撞的问题。最后,在项目组离线编程系统中添加了机器人与变位机标定、相贯线工件坐标系标定、机器人与变位机同步协同规划等模块。通过实验平台验证了论文所提出方法的有效性,所提出方法提升了机器人与变位机标定精度、相贯线工件标定精度、机器人与变位机同步协同运动效率以及加工大型工件时的快速适用性,有着提高离线编程系统易用性与生产柔性的现实意义。