为进行机械臂运动精度补偿与机器人视觉等相关试验研究,研制一套开放性强、扩展性好的六自由度机械臂试验平台成为项目的关键。为此本文从机械本体与运动控制系统两部分展开设计与研究。首先,针对国内外机械臂结构设计和控制系统方案进行综述,根据机械臂试验平台运用场合以及工作环境,明确设计的各项指标与构型。在机械本体结构设计方案上,以模块化设计思路设计机械臂结构方案,然后对零部件进行选型,建立SolidWorks三维模型,最后绘制工程图纸,装配机械臂试验平台工程样机。其次,根据机械臂的关节构型,采用D-H参数法对机械臂进行运动学建模,建立连杆坐标系,并利用MATLAB机器人工具箱推导机械臂运动学的正逆解,利用五次多项式法对机械臂运动轨迹进行仿真,保证关节角度变化曲线平滑、连续以及机械臂运动的平稳性。然后,依据机械臂试验平台控制系统功能要求,对控制系统进行方案设计。利用工业控制计算机PCI接口与运动控制卡连接构成上位机,通过RJ45通讯接口串联伺服驱动器与I/O扩展器,并使用DMCNET协议对上、下位机进行通讯。在电路设计方面,运用SolidWorks Electrical对机械臂控制电路进行设计,保证设备正常运转,并设计相关安全辅助控制电路,确保人员与设备的安全。最后,在软件设计上,采用VC作为上位机软件开发环境,开发点到点、连续轨迹运动与示教器等相关运动控制程序的人机界面,保证软件功能的完整性,满足试验平台需要,便于后期的维护与升级。