工业机器人在工业自动化领域扮演着重要的角色，随着电子技术、通讯技术和机械制造技术的快速发展，高精度、高可靠性、智能化已成为机器人的发展方向。本课题针对多轴机器人，进行了基于变指数趋近律的滑模控制方法研究，同时完成了基于PC的多自由度工业机器人控制系统设计。首先，利用拉格朗日函数法建立了多自由度工业机器人的动力学模型，根据其模型特性和控制目标，选定了滑模变结构控制算法进行研究。本设计中，分别对工业机器人传统滑模控制方法、基于指数趋近律的滑模控制方法进行了研究。结合机器人特性，在指数和幂次趋近律基础上设计了一种变指数趋近律，并推导出相应的滑模控制律。仿真结果表明该滑模控制律在不改变系统动态响应速度的前提下，明显削弱了控制器输出抖振。其次，对工业机器人控制系统进行了整体需求分析，结合现今主流的控制系统设计方法，制定了基于PC的控制系统设计方案；同时，根据控制算法和通讯接口的要求，选定了基于FPGA（EP2C8Q208）+DSP(TMS320F2812)+PCI9054的核心控制器设计架构，FPGA负责接口逻辑设计，DSP负责控制算法实现，PCI负责与PC的通讯，这样既保证了控制器的效率，又简化了硬件接口设计。第三，完成了基于PCI的运动控制核心板与调理电路板的原理图设计、PCB设计和焊接调试。FPGA内部逻辑设计采用Verilog HDL语言，实现了与PCI9054的接口、与DSP的接口、SPI接口、光电码盘信号采集、高速脉冲输出等逻辑，保证了数据在传感器、信号处理单元、上位机和执行器之间的快速可靠传输。第四，在控制系统硬件和FPGA逻辑电路设计完成后，分别编写了在DSP运行的下位机程序和在PC上运行的上位机程序。DSP程序开发环境采用CCStudio V3.3，编程采用C语言，实现了控制算法和底层数据传输；上位机程序开发平台采用LabVIEW，编程采用数据流框图语言，实现了板卡控制、参数设定、数据监测等功能。最后，搭建了机器人控制系统实验平台，进行了光电编码器采集测试实验、高速脉冲发送测试实验、AD和DA功能测试实验等。实验结果表明本课题设计的运动控制系统性能良好，能较好地满足六自由度工业机器人需求。