在已有的多种装配机器人中,SCARA机器人是目前使用数量最多,应用最广的一种。SCARA机器人的使用对改善人民生活水平,提高生产力起着至关重要的作用。SCARA机器人的伺服系统是制约该技术发展的关键要素,本文以研制SCARA机器人四轴一体伺服系统为目标,针对四轴一体伺服系统的软件和硬件等若干关键技术开展研究工作。论文主要研究内容有下几个方面:首先以永磁同步电机作为控制对象,采用工程整定法设计电流环、速度环控制器,位置环采用复合前馈控制,并在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建永磁同步电机伺服控制系统的仿真模型,对相关控制算法进行了仿真验证。然后详细阐述SCARA机器人四轴一体伺服系统的软硬件设计方案。硬件设计包括以TI公司的TMS320F28335为控制核心搭建“2DSP+FPGA+PLD”的硬件控制电路、以三菱公司的第六代DIP-IPM模块为核心的功率驱动电路和反激式开关电源电路,重点介绍了直流母线电压采样、过压检测、泵升电压检测、电流检测、PWM隔离驱动等电路的原理设计。软件设计分为主程序和中断程序两个模块:主程序执行通讯非周期控制、显示监视管理、参数管理、故障报警处理等任务,其中初始化模块完成系统初始化、转子位置的定位等功能;中断程序完成AD中断矢量控制算法、超速检测和状态显示等功能。伺服系统采用GSK_Link总线协议,通过以太网实现四个轴通讯的方案。最后在SCARA机器人四轴一体伺服系统上进行了EMC、环境、电机稳定性、电机跟随性测试验证,对本系统做出了基本的评估。实验结果表明,该四轴一体伺服系统可适应工业生产环境,电机控制性能可靠稳定。