高端的数控机床与机器人成为新一代智能制造的关键,运动控制作为核心技术,更是被广泛研究。由于传统运动控制系统的封闭性,开放式运动控制系统成为更先进的选择,其次,PLCopen组织规范化编程标准,以功能块封装的模式大大提高了代码的可移植性以及效率。本研究基于开放式运动控制架构,针对三轴机器人空间可达范围较小、复杂轨迹无法姿态调整焊接的特征,采用协同焊接的方法,设计并实现了符合PLCopen标准的功能块。论文主要工作有:1)针对圆管型工件侧表面随机轨迹的典型模型,搭建了“三轴机器人+H型变位机”的紧凑型机器人工作站。工作站以ARM-Cortex A9为主控制器,伺服设备为执行机构,Pro Con OS e CLR为运行时系统,Matlab通过OPC通信与控制系统连接,承担外部数据处理。2)分析协同焊接中的关键技术。对运动链解耦,并提出了“位置+时间”约束下的协同策略;针对三维空间运动,建立了S型速度规划模型;设计了空间备妥功能块MC_Move Robot_Ready、MC_Move Rotation_Ready与协同功能块MC_Move Cor;并对利用贝塞尔算法在Unity中对空间轨迹模拟生成技术做出了介绍。3)对工件模型生成的原始数据集执行密集化插补处理。针对三轴机器人免编程功能块,采用阈值插补以及速度前瞻插补;针对协同功能块,采用改进阈值插补以及基于矢量方向前瞻插补的协同密集化算法。分别对相邻的步长以及速度转角过大两种情况进行插补操作,可以使运动轨迹较为平滑。4)应用搭建的平台对功能块进行验证操作,对协同工程的三大运动类功能块分别进行仿真。将大规模协同数据集按照通讯周期批次传输至执行单元并顺序执行,通过Matlab GUI界面对电机轴的实时位置做出动态跟踪,跟踪结果验证了“位置+时间”约束下协同点的有效性。