本文在国家杰出青年科学基金(B类)和天津市科技攻关专项资助下,设计了新型混联五坐标机器人模块TriVariant的一系列可重构方案。针对H型钢结构切割加工需求,提出了利用该模块搭建数控切割中心的概念设计,研究了H型钢切割加工的轨迹规划问题,取得以下创新性研究成果:介绍了TriVariant机器人的结构特点,参考Tricept机器人的成功经验,与不同的末端执行器、机架配合,提出了立式、斜式、水平式、箱式组合、滑动式等多种可重构方案的概念设计。结合钢结构切割加工的需求,以TriVariant机器人为主体,提出了数控切割中心的总体设计方案。针对H型钢加工中轨迹规划的需要,构造了位置逆解模型,计算了末端执行器的工作空间,并针对其逆解存在多解的情况,给出了选择的方法。该方法按照切割时轨迹连续性原则,选择其中一组解答。针对加工H型钢的工艺特点,提出了一种在摆线运动规律中引入匀速运动规律的轨迹规划方法。该方法考虑到TriVariant机器人自身对最大速度、最大加速度的限制,以及实际切割中对最大速度的要求,确定了采用摆线运动规律或者摆线运动规律与匀速运动规律相结合的复合运动规律。基于上述研究成果,在Solidwoks环境下,进行了运动仿真和干涉检测。结果表明了规划的轨迹能够满足实际切割要求。