机器人作为一种先进的制造设备,广泛应用于各个行业。在机器人的发展过程中,机器人控制系统的研究与应用一直是探讨的热点之一。随着微控制器性能提升,以微控制器为核心的控制系统受到越来越多的关注。为此,本文针对以微控制器为核心的工业机器人控制系统展开深入研究,研究内容主要包括以下四个方面:(1)针对三自由度机器人精度、高性能、实时性等需求,本课题选用恩智浦公司新款的高性能微控制器K64作为核心处理芯片,同时围绕该处理芯片给出了可通用硬件设计方案,并基于构件化设计思想来设计主控器电路和相关外围电路。(2)机器人控制软件作为整个控制系统的核心,基于软件工程构件化思想的基础上,对机器人控制系统的底层驱动构件和应用层构件进行设计。同时,为了提升系统实时性,并发性和中断响应性能,将轻量级实时操作系统MQX_Lite引入到机器人控制系统中,并将复杂功能分割成多个独立的任务,有效地降低编程难度。(3)为了使机器人执行精度和效率提高,引入插补算法。算法的核心思想是利用下一目标点的运动趋势来确定给进位置。经验证,改进后的算法在机器人插补效率和插补精度上都有显著提升。(4)在分析控制系统功能需求的基础上,进行上位机开发。通信双方基于协议,以模块化设计思想进行开发。以码垛机器人和写字机器人为实验平台,验证整个控制系统的可行性与可靠性。本课题研究的以K64为核心的三自由度交互型机器人控制系统,基于构件化设计思想进行软硬件设计。通过实验的验证,配合不同的末端执行器,可以完成多种功能需求,具有一定通用性且具有较高的工作精度。