相比于传统工业机器人体积大、自动化程度低的缺点,多关节机器人具有自动化程度高、灵活度高、自由度高的优点,能够有效提高企业的生产效率、产品的合格率,极大地降低企业成本,对企业优化升级起到了举足轻重的作用。然而,由于多关节机器人控制系统存在诸多问题,如:控制精度不达标、控制系统太过复杂、系统通用性较差等,阻碍了多关节机器人的进一步发展。并且机器人控制系统融合了数学、运动学、控制算法等众多学科,综合性极强,使得多关节机器人控制系统的开发一直是国内外研究的热点。为此,本文针对多关节机器人控制系统进行研究,主要研究内容包括:仿真多关节机器人控制系统设计、实体多关节机器人控制系统设计、定点循环的应用实验、控制系统测试等。论文的主要工作如下:首先,建立多关节机器人模型;采用D-H参数,进行多关节机器人运动学分析,对机器人进行运动学建模,并进行机器人的正逆运动学求解;进行机器人的运动空间解析。其次,基于ROS(Robot Operating System)系统进行机器人开发平台的搭建。结合tf库,建立多关节机器人的三维空间坐标模型;调用Moveit!软件包,对多关节机器人模型进行综合配置;在rviz可视化界面中,进行多关节机器人可视化界面构建。对多关节机器人运动的路径规划算法进行了选择和优化,采用连接型快速扩展随机树算法,并进行不同算法下的路径规划效率比对仿真,仿真结果证明了连接型快速扩展随机树算法有较高的运算效率和准确率;进行机器人的运动控制仿真实验和重复化运动实验,证明仿真系统具有较高的鲁棒性和精准性。再次,进行了实体多关节机器人控制系统设计。通过CAN总线的通讯方式,跳过ROS的IP地址通讯,简化通讯步骤,并将各关节的ID号与运动参数通过CAN分析仪下发给实体机器人各个关节,实现PC端与实体机器人的通讯与数据传输;设计了机器人反馈系统,通过位置环控制,不断读取当前机器人各关节的绝对位置,判断各关节的实际运动情况是否与仿真机器人运动情况一致。在实体机器人控制上,采用分布深入控制,实现了从单臂伺服电机控制到机器人整体运动控制。至此,完成了对于多关节机器人控制系统初步的开发。最后,在上述控制系统初步完成的基础上,对多关节机器人本体进行了定点循环运动应用和控制性能测试,以检测实际的应用效果并优化运动参数。在机器人应用中,同步进行了控制性能测试、运动精度测试,在定点循环运动下保证高精准的应用效果。实验结果表明本控制系统能够实现多关节机器人的高精度控制,为未来多关节机器人系统的进一步发展奠定基础。