残余应力一般对物体材料的性能和材料的寿命有着潜在的伤害作用。因此工件表面的宏观残余应力测量对于工程实际研究与应用有着巨大的意义。采用X射线衍射法计算待测试件表面的残余应力所得到的结果精确且可靠,其测量方法方便快捷。传统的X射线应力测量仪根据被测物体材料,尺寸大小、精度要求、使用场地等因素不同,其设计结构和使用方法都有所差异。但是这些设备都拥有一些共同的不足:整体机构的关节自由度低,能够做出的测量动作十分有限,缺乏检测的灵活性。不能适应外形复杂的,体积较大的工件,特别是不能够在水平面,立面,顶面以及任意倾斜面完成应力测量任务,也无法提供多种测量方法,包括标准的侧倾法、同倾法、摆动法等。另外,由于应力检测仪的结构设计复杂度较高,其编程配置过程也相对繁琐。为了解决以上问题,本文提出了基于六自由度机器人的X射线应力检测系统,并在检测点的定位、机器人的测量动作和方法上进行了研究。在硬件结构方面,针对机器人特有的构型和国内外现有的应力检测装置的调研分析,提出了六自由度机器人应力检测系统的硬件平台。硬件上采用机器人和测角仪相互配合,不仅满足不同待测材料的测量要求,同时提高了应力测量的灵活性。其次,针对应力检测的高精度要求,本文提出两种遥操作定位策略,包括速度绝对式主从控制定位方法和位置绝对式主从控制定位方法,同时满足了定位的速度和精度要求。本文研究了基于PID控制器的激光测距辅助高度定位方法,提高了高度定位的精度。第三,机器人的测量动作精度直接影响残余应力结果的准确值,本文根据应力测量原理和相关的应力测量方法,进行了六自由度机械臂运动学建模和多种应力测量动作的数学实现,并通过多项式插值的方法获得了机器人的运动轨迹。为了进一步提高机器人的运动精度,本文采用固定基准的多点标定法对机器人的工具坐标系进行了标定,并对机器人的测量动作的精度进行了实验,验证了机器人测量动作计算的正确性和标定的准确性。最后,本文设计了机器人应力检测系统的软件平台,采用模块化的结构提出了机器人应力检测系统软件框架,并重点研究了残余应力的计算方法和计算步骤。在此基础上,本文搭建了应力测试实验平台,对还原铁粉试样进行多种方法的应力测试,验证了机器人应力检测系统在应力检测方面的可行性和准确性。