光电机器人作为机器人的一个重要分支，它不仅在光电信息行业扮演重要角色，还被广泛应用到工业生产等领域，其研究水平也成为衡量工业自动化的一个重要标准。光电机器人的研究包括许多自成一体的研究领域，如高精度轨迹规划、光电信号处理、计算机视觉、运动学、控制理论及实时通信等。光电机器人控制所涉及到的研究难点包括准确位姿识别、轨迹规划和插补、电机高精度控制和上下位机的实时通信等，迄今为止，关键核心技术仍然主要被德国KUKA、瑞典ABB等少数国外研究团队掌握。本文对光电机器人控制系统进行研究，采用具有很强通用性的PC作为控制系统的上位机，负责运动指令产生，用具有很高并行执行能力的FPGA作为下位机，负责指令执行。分析了光电机器人系统的运动学和轨迹规划算法，完成了FPGA下位机控制系统硬件部分、各功能模块软件部分以及系统通信模块的设计与调试。下位机控制系统硬件部分，引入视觉模块，利用USB摄像头实现视觉导航；设计并制作了FPGA核心板、伺服驱动接口、光电传感器接口、外部IO接口等模块，完成对上述模块的调试，搭建了稳定可靠的下位机硬件控制平台。控制系统的软件部分，在Quartus II编辑器中完成。采用分时复用的原理，实现了多种运动控制方式的兼容；通过将编码器Z信号和零位接近开关的信号相结合，创造性地提出了一种新的高精度机器人归零方法；基于四倍频计数原理，实现了FPGA中的高精度编码器脉冲计数。系统通信模块，设计了串口通信的指令和相关应答机制，完成稳定的串口通信调试；研究了POWERLINK工业以太网在光电机器人系统的应用，验证了简单指令的通信。本光电机器人系统经过不断试验和改良后，目前已成功应用于工件上下料和码垛作业中，系统运行稳定，点重复精度达0.02mm，除归零外的水平联动速度达到5.2m/s，各轴归零时间均在10s内，归零误差均在2个脉冲数以内。