工业机器人在现代工业自动化进程中作用越来越大,但我国本土工业机器人产品在功能、稳定性与可靠性上与国外品牌产品仍存在明显差距,这不利于我国机器人产业的健康发展。机器人控制器是机器人系统的核心部件,也是机器人技术的一个难点。机器人系统开放性、位置精度、轨迹精度等性能指标与控制器密切相关。为适应机器人产业化的需要,开发自主产权的高性能商用工业机器人控制器成为当务之急。本文基于驱控一体化工业机器人控制器项目背景,以上位机PC控制系统开发为目标,对工业机器人标定、轨迹规划和控制软件架构进行研究。首先,运动学是机器人控制系统的基础,机器人控制精度与运动学模型的准确性密切相关。基于MDH模型对六自由度工业机器人进行运动学建模,并求取其名义模型参数下的正逆解,讨论多组逆解下选取方法。考虑机器人制造与装配过程中的几何误差,研究机器人标定算法。在对工业机器人标定方法及其研究现状进行总结分析的基础上提出一种基于位置矢量误差的工业机器人标定算法,并通过实验和仿真进行了验证。然后,研究工业机器人轨迹规划算法。鉴于典型的7段式S型曲线规划算法难以满足实际应用需求,本文通过合理简化,提出一种基于临界位移的S型曲线分析方法,可以根据位移、速度、加速度和加加速度等约束快速有效地判断S型曲线的具体形式,进而实现运动规划。结合控制系统中JOG功能的实现,介绍了机器人关节坐标系、世界坐标系和工具坐标系下的实时轨迹规划算法。对任务空间连续轨迹规划进行研究,兼而考虑姿态规划与位姿同步机制,重点研究任务空间运动约束下相邻单元路径(直线、圆弧等)之间的平滑过渡,提出一种基于五次贝塞尔曲线的过渡方法,并通过仿真验证该方法的有效性。最后应用前述研究成果,采用Windows+RTX开发针对驱控一体化机器人控制器项目的上位机PC控制软件并进行测试。在分析控制系统功能需求的基础上,提出一种层次化软件设计方案。考虑到上位机PC与驱控一体化模块的数据交互,提出了基于标准以太网总线和UDP协议的通讯方案,并通过模拟实验对通讯的可靠性和实时性进行验证。