随着处理器计算能力的提高,机器人控制器能够支持更多的功能,为控制器开发相应的功能软件,使工业机器人适应不断提高的任务复杂性和操作智能性,是国产机器人控制器的重要研究内容。本文围绕国产工业机器人控制器的开发,系统研究了通用型机器人控制器基本系统和典型扩展功能软件的设计实现。论文首先综述了工业机器人控制器相关技术及开发的国内外研究现状,接着在分析了控制器性能需求和功能需求的基础上,采用“IPC+实时操作系统+实时工业以太网”的控制架构,搭建了“多核处理器+Linux/Xenomai”的软硬件开发平台。然后根据分层化、模块化的设计原则,给出了基于总线的开放式控制器总体架构设计和功能模块划分。结合机器人基本功能需求,详细论述了软PLC模块、运动控制模块、设备接口模块和系统运行管理模块四个基本模块的具体功能和软件实现,并在给出了模块间的通信与同步机制的基础上,重点分析了控制器实时多任务间的协作调度关系;结合机器人智能化需求,详细设计了负责传感器数据采集的力/视觉传感器接口任务和负责力觉信息、图像信息到机器人控制信息转化的力控计算任务、视觉处理任务;针对未来双机器人控制需求,详细设计了负责轨迹规划的双机器人协调任务,重点论述了软PLC任务、双机器人协调任务和插补运算器任务间的协作关系,并给出了具有运动学约束关系的双机器人轨迹规划方法。最后,以埃斯顿ER4型六自由度机器人为控制对象,搭建了控制器功能软件测试平台,设计开发了柔顺孔轴装配演示实验,实验结果验证了控制器各模块功能和模块间通信协作机制的有效性。