现代制造业正在往自动化和智能化的方向发展,控制系统作为工业机器人的大脑,决定着机器人的性能。传统的机器人控制系统是封闭式的,存在移植性差、可扩展性差和开放程度不高等不足。同时,智能制造对机器人的自主性控制要求也越来越高,将视觉传感器引入机器人控制系统的需求显著增加。针对以上问题,本文根据模块化和分层化的设计思想,在课题组已有的一套总线式软件运动控制器的基础上研究和开发了一套通用型工业机器人控制系统,并将视觉伺服功能纳入其中,使其能够实现对机器人的智能控制。本文的主要研究工作如下:首先,通过分析工业机器人控制系统的功能需求,选取“Windows+RTX”作为软件开发平台并给出控制系统的硬件框架,将控制系统分为机器人参数配置软件、示教器软件和控制器软件,完成了控制系统的功能与架构设计。其次,采用D-H建模方法建立六轴机器人的运动学模型,并对其进行正逆运动学分析。为保证机器人运动的平稳连续性,提出采用七段S型速度曲线规划方法分别在关节空间中对关节坐标的合成位移进行规划以实现机器人的点到点运动,在笛卡尔空间中对合成位移和角位移进行规划以实现机器人的直线运动和圆弧运动。同时介绍了机器人雅克比的构造法,并讨论了机器人的奇异点问题。再次,研究了视觉伺服的实现过程,通过相机标定得到其内外部参数,分析了视觉伺服的基本组成,根据视觉特征的不同,设计了基于图像和基于位置的视觉伺服方案,提出了采用自适应增益以缩短视觉伺服的收敛时间,利用一阶非齐次线性方程建立误差与误差导数之间的关系,以保证机器人速度的连续性。接着,设计并实现了机器人参数配置软件和示教器软件,论述了其各模块作用及软件的运行流程。然后,介绍了控制器软件的实现,对其各模块的实现原理和工作流程进行了详细分析。在程序解释模块中,设计了一套机器人编程语言,完成对机器人程序的词法分析、语法分析、语义分析和指令解释。最后,在选取控制系统的硬件设备后,分别进行了手动示教实验、机器人程序运行实验和视觉伺服实验,实验结果表明控制系统符合设计预期,机器人的性能表现良好,能够满足实际的应用需求。