随着航天、航空等领域的发展,对飞机、卫星等零件的结构和功能等特性提出了严格要求。桁架结构在结构功能一体化技术应用中表现出巨大潜力,它可作为多功能化的优良设计载体,实现承载、防热、隐身、变体等各项功能的有机融合。冷金属过渡技术（CMT）具有热输入量小、变形小、无飞溅、搭桥能力好、焊缝均匀一致、焊接速度高、运行成本低等优点。将CMT焊接工艺与弧焊机器人技术相结合,采用一种基于冷金属过渡的逐点添加空间桁架结构增材制造成型方法对桁架结构进行堆积。本课题主要从桁架结构成型工艺和成型路径两方面进行研究。首先,对桁架立柱进行工艺参数成型试验,获取桁架结构成型的最优工艺参数范围。在此基础上,焊枪以垂直基板的方向对不同倾斜角度的立柱进行堆积,倾斜角度为45°的立柱出现明显的下塌现象。针对桁架立柱的下塌问题,建立受力分析及数学模型,该模型可以准确计算出不同倾斜角度立柱对应的焊枪姿态,进而控制桁架立柱的受力情况。针对复杂桁架结构的成型问题,提出了桁架结构交叉部位成型策略,该成型策略可以合理规划焊枪姿态和成型路径次序,保证桁架结构成型件的成型尺寸和成型质量。面对多分支结构汇聚到一点的焊枪堆积顺序问题,提出多分支结构成型策略,该成型策略能够使其汇聚点连接牢固,不会出现间隙等缺陷。然后,针对焊枪轮廓与桁架结构的碰撞现象,采用圆柱体包围盒法简化焊枪和桁架立柱的三维模型,建立圆柱体碰撞模型。该模型可以有效检测出圆柱体是否相交,进而判断出焊枪与立柱是否产生碰撞。若发生碰撞,则把焊枪抽象成是由九条直线段构成的长方体与圆柱体相交,通过直线段与圆柱体相交求解的方法计算焊枪与桁架立柱的干涉尺寸,利用余弦定理获得机器人避障策略角Δβ。利用三维空间蚁群算法对桁架结构成型路径进行优化,对空间蚁群算法的信息素更新原则、启发式函数和搜索模式进行设计和改进,该算法具有较强的搜索能力,提高路径规划效率。最后,通过堆积部分典型的桁架结构进行试验验证,试验结果表明:桁架结构受力分析及数学模型和桁架交叉口成型策略能够有效控制成型件的形状尺寸,使尺寸误差在2mm以内。焊枪与桁架结构的碰撞模型和空间蚁群算法可以避免焊枪与立柱产生碰撞现象,提高成型路径规划效率,保证了成型件的成型质量。