相贯线焊接接头是一种复杂的空间曲线焊缝形式，给焊接运动控制提出了较高的要求。本文从相贯线数学模型出发，运用D-H方法建立运动学逆解模型，基于整体考虑实际焊接需求的机构设计与简化控制策略思想，创新性地提出一种具有四自由度的并联式焊接机器人，实现整体旋转、升降及焊枪手腕机构的解耦控制。以一种斜插相贯线轨迹为例，通过运动仿真，初步验证了所设计机构及控制策略的正确性，最终制作出并联结构相贯线机器人实物。本文所设计机器人具有小型化、高刚度、运动解耦的特点，为实现精确的运动轨迹控制提供硬件准备。