控制系统是工业机器人的大脑,负责驱动机械本体完成用户指定的工作任务,是影响机器人性能的关键部分。传统的机器人控制系统是封闭式的,存在扩展性差、软件移植性差、容错性差、网络功能较弱等不足,不符合当今制造技术的发展趋势。针对以上问题,本文以开发一款更具开放性的机器人控制系统为研究目标,对机器人运动学和轨迹规划等理论知识进行了研究,并以“PC+运动控制卡”为硬件平台,设计了基于MFC的控制程序,完成了开放式工业机器人控制系统的开发。论文主要工作包括:首先,使用D-H建模方法建立SCARA机器人的运动学模型,并对其进行正逆运动学分析。为提高机器人的绝对定位精度,研究了机器人运动学标定技术,并引入距离误差建立了SCARA机器人的误差模型。其次,深入研究工业机器人的轨迹规划。在关节空间轨迹规划中,采用抛物线过渡的线性规划方法,得到了位移和速度都连续平滑的轨迹。在笛卡尔空间规划中,把笛卡尔空间中的轨迹转换成关节空间的轨迹,然后在关节空间控制机器人。传统速度控制方法在处理一系列连续小线段时,容易出现过冲和异常振动等问题,为此,提出了与轴数无关的速度前瞻规划算法,并通过仿真测试,验证了算法的有效性。再次,以模块化的思想开发了基于MFC的机器人控制系统软件,重点研究了G代码编译器、基于DXF文件的图形编程方法以及基于OpenGL的机器人仿真系统,实现了参数设置、手动控制、自动运行、运动仿真、状态监测等功能。最后,对控制系统的功能和性能进行了实例验证。测试结果表明这种机器人控制系统运行平稳,定位精度高,具有良好的开放性和扩展性。