管件广泛应用于工业、建筑、农业、化工等行业,尤其是在石油化工领域以及城市企业中所使用的各类煤气、液化气管道、压力容器以及储能设施等,在社会发展和城市建设中发挥着不可或缺的作用。管件常常通过焊接连接,其中相贯线焊缝是在管类焊接中最为常见的一种形式。目前的相贯线焊缝主要由人工完成,其工作效率低下,且焊接质量难以保证,因此设计一款针对相贯线焊缝的焊接机器人尤为必要。首先,本文通过分析国内外相贯线焊缝焊接机器人研究现状,结合相贯线焊缝相关模型,首次提出基于内蕴几何的观点对两贯交圆柱焊接机器人机构进行设计,将高斯几何的内蕴思想与方位特征集理论相结合,运用并联机构拓扑结构类型综合的一般步骤对焊接机械臂拓扑结构进行了综合,共综合出15种能沿着相贯线进行平移运动的并联机构。同时根据各项性能指标对综合出的结构类型进行了优选,得到了最佳的并联机构结构类型,并对管道夹取装置进行了设计,得到两贯交圆柱焊接机器人具体结构,通过对焊接机械臂机构进行结构分析,验证是否满足设计要求。其次对优选出的两贯交圆柱焊接机器人机构进行了运动学分析,通过建立运动学模型,对其正逆解方程进行了求解。同时,对影响机构误差的因素进行了分类,根据误差独立作用原理,分别讨论了杆长误差、刚度误差以及相对位置误差对机构末端运行轨迹的影响,并利用MATLAB软件进行了实例分析,从而得出理论轨迹与实际误差轨迹之间的关系。最后,利用SolidWorks对两贯交圆柱焊接机器人机构进行了三维建模,并将其导入ADAMS中与MATLAB进行联合仿真验证,对其末端运行轨迹输出特性进行了分析,验证了方案的可行性,并选定驱动装置,搭建了两贯交圆柱焊接机器人样机实验平台,并进行了样机初步测试。