随着现代制造技术的发展,机器人技术迫切需要向模块化、自动化、柔性化方向发展。现有的机器人种类繁多,但不同自由度的机器人控制系统难以统一,且可扩展性和通用性差。此外,机器人间的握手通讯需占用大量硬件资源,不仅提高了设备成本,同时降低了系统的可靠性。兼容不同自由度的机器人群控系统能够实现多个不同自由度机器人的集中控制功能,且将机器人间的外部握手通讯转化为机器人控制系统的内部通讯,从而提高了系统的互操作性和柔性。因此,兼容不同自由度的机器人及其群控系统有着广阔的应用前景。针对四/五自由度兼容的圆柱坐标机器人及其群控系统的设计,本文开展了以下研究工作:首先,完成了四自由度和五自由度圆柱坐标机器人的方案设计,确定了机器人的主要技术指标。通过模块化结构设计,分别组成四自由度和五自由度圆柱坐标机器人的机械本体。其次,分别建立了四/五自由度圆柱坐标机器人的运动学和动力学模型,先利用Solidworks软件进行机器人运动学仿真,进而验证了机器人D-H模型和机器人正运动学方程的正确性,再利用MATLAB软件进行机器人动力学仿真,进而验证了机器人动力学模型的正确性,为四/五自由度兼容的机器人群控系统提供理论基础。接着,本文提出了一种四/五自由度兼容的圆柱坐标机器人运动轨迹规划算法。包括关节空间和笛卡尔空间的运动规划算法的设计及其轨迹器的设计。重点对比了 T型速度轨迹器和S型加减速轨迹器的运动规划效果。然后,基于EtherCAT技术,完成了四/五自由度兼容的机器人控制系统的硬件和软件设计,通过硬件和软件系统的拓展,完成了四/五自由度兼容的机器人群控系统的设计。重点阐述了软PLC程序和人机交互界面的设计。最后,为进一步验证四/五自由度兼容的圆柱坐标机器人及其群控系统的相关性能指标,本文对机器人末端执行器的重复定位精度,空载和带载时的轨迹跟踪精度和直线插补重合度进行实验和分析,并在冲压生产线上进行现场应用。结果表明,本文设计的四/五自由度兼容的圆柱坐标机器人及其群控系统达到了预期的设计要求。