焊接在实际的产品制造中占据重要的地位，工业产品的品质很大程度上都依赖于焊接的优劣。焊接机器人系统能够提高焊接生产的效率，降低人力成本，获得更加优异的焊缝质量，从而愈加广泛的应用在工业生产中。本文基于6自由度非正交偏置串联机器人和2轴俯仰变位机，搭建了一个完整的实验系统。考虑到管板接头焊缝，相贯线焊缝，螺旋线焊缝为工业生产中常见的曲线焊缝，本文将它们作为主要的实验对象，并给出了焊点在待焊工件空间下的位置和姿态的求解方法，同时建立了表征焊枪姿态的坐标系。对于非正交偏置串联机器人，综合应用几何法和旋量法研究了机器人的逆运动学问题，并根据关节位移最小的原则，找到了一组最优关节角。根据本文的机器人构型，使用较为简单的方法得到了雅可比矩阵的导数。同时，分析了船型焊的焊接工艺特点，给出了变位机实现任意待焊点处于船型焊位姿的算法。为了得到该实验系统各设备之间的协调运动的最佳路径，针对焊接生产对机器人运动性能和工艺参数的需求，建立了用于评估运动过程中焊枪姿态、机器人的可操作性和运动平稳性优劣的三个指标函数，依照关注方向的不同，构造了两种优化的目标函数。一方面，根据多性能融合控制算法，采用线性加权的方式给出了目标函数，并采用遗传算法，针对工业生产中典型的三种焊缝进行了路径规划，并将获得的结果跟前人的结果进行了对比，结果表明，该算法正确可行，机器人和变位机关节运动更为平稳，能够获得优异的焊接质量。另一方面，由于焊接过程对机器人的可操作性要求较高，故将机器人的可操作性函数作为目标函数，其它函数作为约束条件，同样采用遗传算法，对焊缝进行了路径规划，将获得的结果与多性能融合控制算法的结果进行了对比，结果表明，虽然在所有的待焊点序列，机器人都处于具有较好可操作性的位形，但关节速度、关节加速度波动较大，容易产生较差的产品成型。