本文密切结合国内外食品、医药、电子、轻工等行业对高速并联机器人的市场需求,系统地研究了基于TwinCAT开发平台的高速并联机器人全软件控制系统的设计开发问题,内容涉及控制系统软件结构设计、核心控制功能开发、机器人语言设计及其解释系统研究等,并将研究成果应用于Cross-IV型高速并联机器人样机的开发。全文取得了如下成果:在控制系统建造技术方面:以“IPC+TwinCAT实时核”为核心搭建完成了高速并联机器人全软件控制系统的硬件平台。遵循模块化、层次化和开放化的原则,在需求分析的基础上,运用基于数据流程图的结构化设计方法对控制软件进行了详细的模块划分,并根据各模块用户开放级别的不同,将其分为用户软件层,内核功能层和驱动层,提出了系统详细的软件架构。在控制功能开发方面:依据组件式结构设计方法开发了运动学正逆解模块和轨迹规划模块,将多种机器人模型和运动规律集为一体,并定义了通用的接口数据格式,提高了控制系统的通用性与柔性。详细设计了视觉功能模块与运动程序之间的接口数据结构及图像信息不重复识别的筛选流程,实现了机器人对动态目标物体的跟踪抓取。通过预处理的方法增加指令缓存区,构造了全软件控制系统的并行控制流程,优化了系统对CPU内核资源的使用情况,实现了机器人运动程序的实时插补。根据任务的优先级合理配置了任务的管理调度策略,成功解决了多任务运行的实时调度问题。在机器人语言及其解释系统方面:对高速并联机器人语言系统进行了功能模块的划分,并对各大功能模块进行了详细设计,提出了一套高速并联机器人的编程语言。探讨了语言编译解释的具体实现方式,确定了程序加载、语法检查和语言转换的解释流程,开发了机器人语言解释模块。并以简单程序为例,演义了程序语句的读取、语义考察和匹配检查以及目标指令生成的整个流程。利用上述研究成果,开发了Cross-IV工程化样机的全软件网络控制系统平台,并开展了轨迹控制性能试验工作。试验结果表明:在不同的运动情况下,控制系统均能将电机位置和速度的跟随误差控制在允许范围之内,进一步说明了全软件网络控制系统对高速并联机器人连续轨迹运动具有良好的控制性能,可以满足高速、高精度的控制要求。