在石油化工和锅炉行业中的插管焊接有其显著的特殊性:主管庞大、支管多且密集、复杂空间曲线的全位置焊接，从而造成自动化焊接的难度。因此，国内外许多学者针对管道插接的相贯线焊接自动化做了大量研究，取得了大量研究成果。根据支管的运动状态情况，将相贯线焊接机器人分为两种形式:一种为支管运动型，通过变位机带动工件翻转或旋转到合适的焊缝位姿，利用传统的直角坐标型或关节型工业机器人配合调节焊枪姿态进行焊接;二是支管固定型，将圆柱型机器人固定于插管的支管端，机器人围绕支管进行周向旋转运动，同时焊枪位置和姿态实时进行调节完成焊接。　　通过相贯线焊接机器人的周向旋转位置调整、轴向升降位置调整、径向伸缩位置调整、工作角姿态调整和行走角姿态调整的联合控制，实现末端的运动轨迹控制，达到焊接的精确控制，位置调整单元的调节参照机器人末端与相贯线焊缝的相对位置距离来调节，姿态调整单元的调节根据机器人末端对应的相贯线位置点，以及焊接工艺要求来进行调节。　　本文根据相贯线位置方程的特点，以及相贯线焊接工艺的要求，对比直角坐标型、极坐标型和关节坐标型机器人，最终选用圆柱坐标系作为机器人的结构基础，采用仿生学原理并参照人类手指的灵巧性，设计了一款能够自行调节焊接末端的仿手指型焊枪，建立仿手指型焊枪的数学模型并计算了运动学方程，通过圆柱型坐标系机器人位置调节机构与仿手指型焊枪的有效结合，实现了五自由度相贯线焊接机器人的结构设计;通过借助三维设计软件INVENTOR的物理特性计算了各个负载电机的大小。　　通过三维机械建模软件INVENTOR，进行机器人的虚拟装配，实现数字化样机的设计。通过软件的自带功能，检验机器人机构之间有无干涉，工作空间的可达性，零件结构的设计是否满足安装的可行性要求。