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传统工业机器人控制器基于“PC+运动控制卡”的控制架构在当今工业应用中逐渐暴露出封闭、可联动轴数较少、成本高、维护困难等缺陷。随着实时以太网技术的快速发展,基于实时工业以太网的总线式机器人控制架构,能够大大提高系统的实时通讯能力和同步性能,实现更多轴数的联动控制,同时降低实施和维护成本,具有广阔的市场应用前景。目前,国内仍然没有将实时工业以太网总线技术应用于垂直6轴关节型工业机器人控制器设计的实例。本文基于“IPC+实时操作系统+实时工业以太网总线”工业机器人控制器总线式控制架构,选择工业机器人控制器研究工作中最基本、最关键的运动控制功能作为主要研究内容和实现目标。论文首先设计和搭建了基于Sercos Ⅲ总线的工业机器人控制器及其运动控制系统,为实现工业机器人运动功能提供硬件基础。进而针对工业机器人运动功能设计过程中各类运动指令轨迹规划的速度平滑和同步控制要求,提出创新性的解决算法与策略,并以此为基础设计了机器人运动规划的具体步骤,为实现工业机器人各类基本的运动功能提供了理论和实践基础。为验证本文提出的算法,论文以“昆山一号”6轴工业机器人+2轴变位机组成的8轴系统为对象,实现了基本的工业机器人运动功能。本文的主要工作成果是：(1)基于Sercos Ⅲ总线实现了工业机器人控制器对伺服电机的运动控制。该工作解决了如何在工业机器人控制器与伺服系统间建立Sercos Ⅲ总线通讯,实现控制器对伺服电机运动控制的问题。国内目前并没有科研院校或机器人厂商开展这方面的工作。国内应用基于Sercos Ⅲ总线控制器来实现工业机器人控制的机器人厂商,都是通过进口国外的控制器产品,并未掌握底层如何利用Sercos Ⅲ总线通讯实现伺服电机控制这一技术。(2)针对点位运动(PTP)和连续轨迹控制(CP)指令轨迹规划,提出改进S型曲线速度控制算法,研究了等时插补、严格同步插补两种同步控制策略。与传统机器人控制器的插补算法相比,本文更加关注速度平滑算法和同步控制策略。相比传统控制器使用的速度梯型算法,本文提出的改进算法加速度曲线连续,速度更加平滑；相比传统的七段式S型曲线算法,改进算法需要考虑的分段缺省情形更少,且计算量不大,更有利于实现多轴系统的同步控制。(3)针对手动示教(JOG)指令,提出一种以时间片为单位进行速度平滑控制的四段轨迹规划算法。传统机器人控制器的手动示教点动操作存在速度不平滑、难以微小偏移点动和高速点动关节容易越出软限位等问题。本文所提出的点动速度平滑算法,其规划结果加速度连续,同时可实现微小距离点动,并有效避免手动示教过程中点动操作引起的过大机械冲击,以及高速点动无法及时平滑停止等问题。论文最终以“昆山一号”垂直6轴关节型工业机器人+2轴变位机组成的8轴系统为控制对象,完成了PTP指令、CP指令、JOG指令和机器人与变位机协调运动指令的测试实验,实验结果验证了本文所设计的控制器的系统可靠性和所提出的算法、策略的有效性,表明系统控制的设计方案与相关理论能够实现工业机器人的运动功能,为实现高速高精度控制提供了可能。虽然本文设计以SercosⅢ技术为通讯总线,但所提出的速度控制算法和同步控制策略,对基于其它实时以太网总线的机器人控制系统设计具有同样的借鉴意义。