随着人们生活水平的提高及我国人口老龄化程度的加大,服务机器人需求量日益增大。但是目前没有一个通用的服务机器人平台,而且控制器成本高、开放性差,用到的控制算法也各不相同,缺乏软、硬件一体化的平台。论文设计了一种低成本的通用直角坐标型服务机器人平台及可扩展的运动控制器,可以在保证精度的前提下完成工作任务。论文主要完成了以下几个方面的工作:(1)设计了可用于多种低成本场合的通用直角坐标型服务机器人平台,该平台采用滑台模组搭建,X轴、Y轴、Z轴均采用丝杠传动、两相步进电机驱动的方式。(2)针对传统的步进电机开环控制精度低,以及需要控制器和驱动器共同驱动造成的成本高、体积大等问题,设计了直角坐标型服务机器人运动控制器。控制器采用了可扩展的主从管理架构,各模块之间通过增强型SPI总线完成数据交换。采用两相步进电机专用控制芯片实现了步进电机驱动和运动控制为一体的闭环运动控制模块,降低了成本、缩短了开发周期。(3)依据通用直角坐标型服务机器人的结构特点,采用了插补算法实现机器人的运动控制,包括平面直线插补和空间圆弧插补,分析了算法的基本原理和实现过程,解决了基于单片机的运动插补算法,编写了测试软件对算法进行验证。实验结果表明理论与工程测试结果非常接近。(4)为了实现服务机器人运动控制的实时监控,开发了专用的运动控制监控系统,并建立了整机监控系统的基础平台。从机器人自身的特点出发进行系统需求分析,设计了监控系统的总体架构,根据功能需求设计了不同的模块应该实现的具体功能。经过对整机的测试,机器人所有模块均能正常运行,并且实现预期功能。结果证明论文的服务机器人原型设计方案可行,为后续研究垫定了基础。