近年来,国内一些高校和企业对码垛机器人进行研究和开发,但在机器人控制器的整体开发和应用水平上与国外的仍有较大的差距。因此,码垛机器人控制器的自主研发具有重大的意义。本课题针对德马物流公司设计的四轴码垛机器人SJDM-P本体的特点和技术要求,研究和设计了码垛机器人的控制系统。首先,对四轴关节型码垛机器人SJDM-P的机构进行运动学分析和求解。巧妙创新性地通过联合MATLAB和ADAMS建立机器人动力学仿真模型和闭环控制模型,并设计和验证了一种基于CMAC和PID的复合控制算法。其次,在关节空间和笛卡尔空间上对机器人进行轨迹规划,提出并实现了一种改进新型的S型曲线加减速的速度控制方法,设计了一种实用有效的两直线段平滑过渡的插补方法,提高了机器人运行时的平稳性和快速性。第三,设计了基于嵌入式实时操作系统VxWorks和开放式硬件结构的机器人系统软件构架,采用面向对象的开发技术和模块化的结构形式实现了机器人控制器系统软件各模块及驱动程序。针对码垛机器人控制器的功能对Vxworks的各个任务进行分析,建立多个任务的协调机制,提高了控制器的实时性和安全性。最后,利用OpenGL搭建了机器人本体仿真模型,使控制器在缺少机器人物理实体的情况下可以进行机器人系统软件的实时联调,提高了调试工作效率,也避免了调试过程中对机器人本体可能的损伤。联调实验表明,系统软件各模块能够出色完成所要求的功能,具有较高的实时性和可靠度。