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随着当今工业技术飞速发展以及工业机器人应用的领域越来越广泛,国内对工业智能化的需求越来越大。钢铁行业作为国家的重点工业,其智能化程度是工业智能化水平的最直接体现,去除板坯毛刺作为钢铁加工过程的重要组成部分,其智能化程度的高低对于整体工业水平都有着较大影响,所以设计一个以工业机器人为核心,采用等离子切割设备的去板坯毛刺工作站具有十分重要的实用价值。同时在工作站中规划机器人切割运动轨迹时,机器人运动学奇异也是常见问题,由于当机器人处于奇异位形时,会出现可操作自由度减少或关节运动速度发生突变,运动失去稳定性,进而对各关节的运动控制失效等情况,因此对机器人奇异规避算法的研究具有非常重要的现实意义。本文以建立完整的机器人等离子去板坯毛刺工作站以及研究机器人运动轨迹中出现的奇异问题为目的,通过查阅相关文献以及对比实习中所接触到的项目资料,进行了如下工作内容:从搭建整个工作站系统框架入手,先确定所设计工作站具体的加工要求,即确定机器人加工路径;然后以满足所确定的工作站加工要求为准则,参考实习中所接触到的机器人切割项目资料,从现有主流的两种机器人工作站加工布局(结合机器人导轨的单台机器人加工布局和多台机器人同时加工布局)中,选择一种最适合本文工作站加工要求的工作站布局;随后在已经确定的工作站布局的基础上进一步设计工作站的工作流程,并通过RobotStudio软件设计了工作站的PLC系统,其中包括工作站I/O信号的设计、建立各信号以及各组件属性之间的连接、设计工作站各组件间的逻辑关系;在工作站整体系统框架都已搭建好之后,根据加工要求,并参考相关产品手册,确定了工作站中主要部件的型号,包括工业机器人型号选择、等离子切割设备的型号选择、光电传感器的型号选择;最后在RobotStudio软件中编写了机器人运动轨迹程序,并对所设计好的工作站进行了完整加工流程的仿真。仿真结果验证了所设计工作站的可行性。在RobotStudio软件中编写机器人切割运动轨迹时,由于RobotStudio为闭源软件,无法了解机器人在遇到奇异问题时,软件系统采用何种规避算法使机器人通过奇异域。因此本文将从数学角度出发,通过Matlab软件编写规避算法并验证所编写算法的有效性。先建立了机器人运动学模型和D-H坐标系;然后通过奇异分离的方法对机器人运动学奇异问题进行了分析,并提出了改进型指数级阻尼倒数奇异域规避算法;最后通过Matlab软件仿真,验证了算法的有效性。