随着我国工业机器人的发展,高精度的伺服电机、减速机,先进的机器人运动控制器正逐步实现国产化。为了进一步降低机器人控制器的成本和控制器的易用性,本文主要针对码垛机器人运动控制器进行研究,设计了支持四轴运动的码垛机器人运动控制器,运用Raspberry Pi单板电脑和运动控制器组成机器人控制系统。然后对四自由度码垛机器人机械臂进行运动学、动力学分析,研究机器人的轨迹规划、控制算法。首先,在分析了目前机器人运动控制器的基础上,应用Raspberry Pi作为人机界面,用高性能MCU设计运动控制器完成实时控制,在满足码垛机器人运动控制的需求下,降低了运动控制系统的研发难度和制造成本。然后,根据机器人运动控制的需求,以DSP56F807为核心,运用接口隔离技术设计了运动控制器的硬件电路。最后,运用软件分层设计的理念分别对Raspberry Pi和运动控制器进行软件架构设计;以Raspberry Pi为核心,设计了良好的人机界面,实现对机器人系统的示教、参数设置及轨迹点计算等;以DSP56F807为核心,实现机器人运动的轨迹规划及闭环控制。在运动控制系统的设计中,对码垛机器人机械臂进行了建模,分析码垛机器人的运动学问题,运用D-H(Denavit-Hartenberg)法对机械臂进行正运动学解算;通过机械臂正运动学方程对机械臂进行逆运动学求解,将机械臂末端执行器在笛卡尔空间中的运动转换为在关节空间中的运动,使得期望的运动得到执行。为了确保末端执行器完成指定的任务,对机械臂在笛卡尔空间和关节空间的轨迹规划算法进行了比较研究,最后结合实际应用需求,对关节空间中的S曲线轨迹规划进行了研究。为了实现对机器人关节空间关节位置的闭环控制,在码垛机器人机械臂的动力学模型基础上,分析机械臂的动力学特性,并运用PID迭代学习控制算法对机械臂进行控制,最后使用Matlab/Simulink对控制系统仿真,在给定的关节角按照一定规律变化时较好的实现了机器人末端执行的器轨迹跟踪。