随着“智能制造”在工业、制造业等方面的提出和推广,工业机器人在推动“智能制造”的实现方面越来越发挥着不可忽视的作用,其中,六自由度工业机器人因为有着更高的灵活性而被广泛应用。而现有的六自由度工业机器人系统大多采用反馈增益为常量的PID控制,对机器人的动态控制有所欠缺。本文将PID控制算法、机器人动力学模型和前馈控制算法相结合,解决了 PID控制在机器人轨迹跟踪方面的滞后性问题,从而有效的提升了六自由度工业机器人控制系统的动态响应速度和轨迹精度。具体工作内容如下:首先,针对机器人系统采用传统脉冲方式实时性差、无法结合机器人模型实现前馈控制的问题,搭建了采用高速EtherCAT总线的机器人控制系统研究平台,为研究六自由度工业机器人运动学、动力学模型以及前馈控制创造了条件。其次,通过建立坐标系创建了六自由度工业机器人改进型的D-H参数模型,推导并建立了本次课题的六自由度工业机器人运动学模型,并且进行了仿真验证,为建立准确的机器人动力学模型打下了基础。然后,详细研究了机器人动力学模型参数辨识方法,建立了准确的六自由度工业机器人动力学模型。首先对通过迭代形式的牛顿-欧拉法创建的动力学模型进行线性化和参数重组;其次设计了进行动力学模型辨识的最优激励轨迹;然后选取了适当的低通滤波和零相位滤波以及平滑滤波方案对采集数据进行滤波处理以消除高频噪声干扰,选取了中心差分法计算出关节速度和加速度;最后通过最小二乘法对模型参数进行估算并且对所辨识参数进行验证,从而获得了准确的机器人动力学模型。最后,对六自由度工业机器人动力学力矩前馈控制系统进行了分析研究。基于辨识的动力学模型,搭建了基于Simulink的PD+机器人动力学模型前馈控制仿真系统,在本次课题开发的机器人控制系统平台上开展了前馈控制实验。通过仿真结合实验验证了 PD+动力学模型前馈控制方法的有效性,通过该方法改善了机器人的动态响应特性,提高了机器人轨迹跟踪精度。