随着人类的发展和科学技术的进步，对生产的效率和质量提出了更加高的要求，也同时提供了前所未有的发展机遇和条件。焊接作为一种制造加工业不可缺少的加工方法，提高焊接的效率和焊接产品的质量，具有重要意义。焊接自动化水平提高使焊接装备能够在更多场合使用，而且越来越成熟。在这种大环境下，手工焊接的低效率和质量不稳定性，显然不能满足今后我国工业的发展。变极性等离子焊接是专门为铝合金的高效焊接而开发的。本文针对变极性等离子焊接的特点，在直角坐标机器人为操作机的基础上，添加一个能在水平面内旋转的轴，构成机器人系统操作机的3+1轴，为了使本焊接自动化系统能够适用于复杂的曲线焊缝，采用变位机焊接的方式，为机器人系统添加了RT型变位机。　　为了实现所搭建的直角坐标机器人系统变位焊接的轨迹行走，进行了运动学分析，得到数学模型。本文第二章，针对该直角坐标机器人系统的特点，提出了三点定位法，用于确定各旋转轴的位姿描述矩阵，作为运动学参数去求解操作机和变位机的运动学正逆解，并对运动耦合进行了解释。　　控制系统采用嵌入式PC为控制核心，以实时性强的EtherCAT作为主从站间数据传送的协议，搭建了控制系统的网络拓扑结构。将VPPA电源和送丝机作为从站设备加入了控制网络，更好地实现焊接系统的控制协调。　　使用TwinCAT编程软件为程序开发工具。开发了机器人系统的运动学参数自动生成程序。按第二章中所建立的运动学数学模型编写成程序，实现了焊枪在有变位机参与运动的工件坐标系下的复杂轨迹行走。为了轨迹行走和焊接过程的可重复性，开发了符合VPPA焊接示教程序，实现了运动控制和焊接工艺控制的良好结合。VPPA焊接电源作为EtherCAT从站实现了与主站控制器良好通讯。　　在本文第五章，用高精度的激光干涉仪对直角坐标轴进行了精度测量，实验数据表明本机器人系统的重复定位精度能够满足焊接要求。针对机械结构的特点分析了误差产生原因，并做出了补偿。用本课题开发的软件程序，完成了运动学参数的获取、轨迹示教和轨迹行走等实验，验证了本文所建立的运动学数学模型的正确性和软件程序的可行性。