运动控制系统是工业机器人控制的核心,控制性能的优劣直接影响了机器人的工作性能,同时对整个工业系统的集成控制、有效运行和产线升级有着至关重要的影响。传统的工业机器人运动控制系统在网络化和开放性等因素上还存在不足,已经不能满足现代化集成制造的需求。目前使用开放式的自动化系统作为机器人的运动控制平台,并且利用工业以太网的超高速通讯特征,实现多轴的高速耦合运动已经成为运动控制领域的发展趋势。本文提出了基于太网实时总线技术(Ether CAT)式运动控制系统的研究与设计,首先介绍了工业机器人在现代化制造中的应用情况和其技术背景以及实时以太网Ether CAT总线技术的特点。针对工业机器人的控制,开发一套标准化、模块化的多轴网络运动控制系统,满足工业机器人对轴数、控制距离、空间、控制算法及实时性等要求。本设计路线是在Linux CNC基础上,用HAL语言编写运动控制、Ether CAT通讯模块等相关程序,通过与下位机配合,以软件方式来实现机器人轴的伺服控制和逻辑控制。Linux CNC安装在RTAILinux实时系统上,该平台主要完成机器人系统管理、插补运算、运动学与动力学计算、逻辑控制等任务,提供人机交互界面、数控程序编辑与管理、故障诊断、伺服控制等功能。Ether CAT主站单元实现Co E(CANOpen over Ether CAT)协议解析、主站实时任务调度,给网络中的设备和功能模块提供API接口。在从站运动控制模块的设计上,针对不同的应用场合及控制目的,采用德国倍福公司的ET1100芯片作为从站Ether CAT通讯的数据链路层解决方案,来设计Ether CAT从站的网络接口,意法半导体公司的STM32F103ZETT6芯片作为主控芯片搭建伺服控制电路来实现工业机器人关节电机的控制。最后,在软硬件设计完成后,制作了运动控制系统试验机,确定实验方案和目的。经过软件调试和硬件测试正常后,将其应用在机器人实验平台上,实验测试了整套系统的可靠性、安全性、实时性,达到了预期的效果。