本文以基于2UPR/RPS并联机构的混联机器人为控制对象,针对其在搅拌摩擦焊上的应用,基于STM32F4与FPGA开发了适用于搅拌摩擦焊机器人的运动控制器,并研究了机器人的运动控制算法、交流伺服系统位置闭环控制算法以及搅拌摩擦焊机器人的力矩/位控制策略。本文首先根据控制对象,设计了运动控制器的总体方案。运动控制器采用STM32+FPGA的双核心架构,根据各核心处理器特点的不同,分配了各自任务。针对交流伺服驱动器,设计了各个模块具体电路,包括编码器信号输入、模拟量电压输出、脉冲输出以及开关量输入输出。其次,研究了混联机器人的运动控制算法,分析了其插补策略与速度控制策略。采用STM32+FPGA的两级插补,在笛卡尔空间中基于数据采样插补原理构造了空间直线与空间圆弧的插补算法,关节空间中构造了DDA插补算法和PVT插补算法;分析推导了离散时间下直线加减速控制算法及速度前瞻控制算法。在MATLAB中验证了上述算法的准确性。然后,建立了交流伺服系统的数学模型,针对伺服驱动器工作在速度控制模式下,在运动控制器中分别采用滑模控制和流形控制设计了交流伺服系统的位置闭环,并在交流伺服系统和搅拌摩擦焊机器人中验证了上述控制算法的性能;针对基于2UPR/RPS的混联机器人在FSW上的应用,结合FSW工艺,提出了适合FSW设备的力矩/位控制策略,并以电主轴电流作为反馈信号间接测量力矩。最后,搭建了实验平台,测试运动控制器的性能。以交流伺服系统为控制对象,测试了脉冲输出、编码器计数以及模拟量电压输出的精度,在实验中验证了直线加减速算法,对比了PID位置环控制算法和流形位置环控制算法的精度。