机器人学综合了机械学、电子学、计算机科学、自动控制工程、人工智能、仿生学等多个学科的最新研究成果,代表了机电一体化的最高成就,因此对机器人的教学,无论对于机电一体化的学习还是机器人的普及都有着重要的意义。本文的研究内容是针对Cincinnati T3-746工业机器人设计一套开放性好,成本低廉的机电一体化控制系统,并在此平台上,开发一系列演示实验,供机器人教学使用。本文首先对Cincinnati T3-746机器人进行了运动学和动力学建模,针对控制模型对控制系统实时性的要求,并结合控制系统开放性的思想,提出了可能的软件实现和硬件实现方案。在此基础上,针对本机器人提出了PC机+接口卡+多DSP的新型硬件结构方案。结合机器人本身的驱动系统和传感器,设计了具有RS485通信功能、4路PWM输出以及旋转变压器模数转换功能的单轴伺服运动控制卡;利用XR17D158芯片设计了PCI-485接口卡,并在DriverSudio环境下开发出了它的设备驱动程序。机器人低速平稳运行时,惯性力、离心力和哥氏力可忽略不计,此时机器人动态性能和稳定性主要受重力和摩擦力等的影响。本文详细分析了各关节在运动过程中重力矩和摩擦力矩的变化规律,设计了对应的重力补偿器和摩擦力矩补偿器。在此基础上,设计了PD控制器完成位置闭环伺服控制功能。最后通过点位控制实验,验证了控制系统硬件和底层伺服控制软件的正确性。