在我国工业水平迅速提升的大前提下,工业现场的许多设备以及作业方式都需要转型和提升;在保证原有功能和工程作业质量的前提下,急需更加智能,灵活的转变。本课题所研究的实验设备是一种高精度的重载助力设备,已经具备空间运动的六个基本自由度;在人工规划路径之后可以进行工件安装工作,并具有较大的工作空间,但在特殊环境内工作就会受到影响;原有方案下,实验设备的轨迹规划是分成多个步骤离线进行,实时性较差。本课题从嵌入式控制器方案设计和视觉位置闭环两个方面进行研究,提升设备整体流程的智能化和轨迹规划的实时性水平,并且减轻了原有控制结构的冗余,并为后续控制功能的实现留下了空间。首先将原有控制方案进行分析,原有方案采用上下位机结合方式,并未实现助力设备在线实时轨迹规划功能,并且在硬件上过于冗余沉重,结构饱和不利于后续进一步研究。基于STM32的控制器可以配合视觉反馈以及位移测距传感器进行自由度偏差测量,利用其主控芯片强大的计算能力进行位姿偏差测算并将计算结果通过数据传输传到下位机,实现了“测—算—控”三位一体的控制方案。并增加LCD屏幕作为人机交互的主要控制界面,在算法上增加了手动控制模式使得实验设备更加灵活。接下来利用视觉传感器与位移传感器配合进行偏差测算,以运动学坐标变换矩阵为基本原理,依托“三点定面”方法和平面内单目机器视觉,测量并计算得到六个基本自由度的偏差值,进而计算得到助力设备末端到目标位置的位置和姿态偏差矩阵,并对视觉测量结果做了精度分析,为原有的实验设备增加了对环境信息的感知和测量以及完整的位置闭环,提升了整体的自动化和智能化水平。为了实现助力设备工作路径的在线轨迹规划,通过对运动学正解和反解的分析,引入五次插值函数作为轨迹规划的驱动函数并将其编译成基于C语言的工程代码作为嵌入式控制器STM32的运动控制算法;为了便于操作者使用,本文还将以上功能进行逻辑顺序的分析并在LCD屏幕上设置按键实现人机交互操作。最后为了验证轨迹规划方案的可行性与计算精度,搭建助力设备动力学模型,将单片机得到的轨迹规划结果输入到模型中,记录并分析末端运动轨迹并与预期进行对比。