工业机器人专用控制器的开放性与可扩展性不足,难以完成复杂、精密作业的二次开发任务,而通用运动控制器以其标准、开放、易于开发的特点在运动控制领域得到了广泛的应用。因此本文系统地研究了通用运动控制器的技术特点,以工业机器人搅拌摩擦焊应用为背景,开展了基于通用运动控制器的工业机器人系统的开发与研究。通用运动控制器集成了基于IEC61131-3标准的软PLC和实时工业以太网技术,满足工业机器人对开放性、实时性的需求。论文首先分析了机器人控制系统软件在标准软PLC上的开发方法,将机器人控制系统以自下而上的分层结构划分为构成机器人系统的基础功能模块和针对二次开发任务的扩展功能模块。基础的功能模块包括现场总线中间层接口,基于PLCopen标准的单轴、多轴运动功能块,六自由度工业机器人正逆解模块,直线、圆弧等轨迹规划功能块。扩展功能模块包括:1)S型速度插补算法模块。为了提高末端运行的平顺性和精度,使用S型速度曲线对轴空间或笛卡尔空间的轨迹进行插补,使其运行时加速度满足连续性条件。2)三次B样条轨迹规划模块。针对复杂作业中不规则的光滑轨迹规划任务,开发三次B样条轨迹规划算法,通过示教轨迹上的关键点位建立曲线的参数方程,使用泰勒级数对样条曲线参数u进行插补,末端线速度满足S型速度规划要求。3)智能感知接口模块。设计智能感知接口来实现机器人在复杂作业中与环境的交互,使用力控传感器结合变阻抗控制算法实现末端的力控制,使用视觉传感器结合三次B样条曲线轨迹规划方法实现视觉辅助示教功能。最后,围绕机器人搅拌摩擦焊模拟实验进行二次开发应用研究,设计了基于视觉传感器的任意光滑焊缝图像轨迹规划算法,实现了扰动环境下的末端和环境间接触力定值控制。实验验证了系统架构和各功能模块的可行性和正确性,可满足工业机器人复杂、精密作业二次开发任务的需求。