随着工厂生产线自动化程度的日益提高和计算机技术的迅猛发展,工业机器人在机械加工行业中得到越来越广泛的应用。目前,国内多数厂商在机器人控制系统的的设计方面采用了传统的工业PC机+多轴运动控制卡的控制方式,在控制系统方面也多采用基于Windows系统或者公司自主研发系统,这使得机器人控制系统仍在硬件成本高、功耗大、系统的开发性和可重构性低等缺点。本文首先研究了工业机器人及其控制系统在国内外的发展现状和发展趋势。其次,对六自由度机器人的运动学和轨迹规划进行了一定的分析和研究,为机器人的仿真模块提供了理论依据。然后分别从六自由度机器人控制系统的硬件和软件两个方面进行了研究与设计。在硬件方面将嵌入式平台跟机器人控制系统的设计相结合,大大降低了系统硬件成本并增加了系统的灵活性,同时在机器人控制系统软件设计中引入量子框架的编程思想。量子框架结合面向活动对象的概念,针对操作系统实时性的需求,以事件驱动和活动对象为基础,实现了系统更高层次上的封装,有效地解决了机器人控制软件与操作系统的耦合问题,使得系统模块之间耦合性更低,系统的开发性和可重构性更强。最后在此基础上开发了基于量子框架的六自由度机器人控制系统,并以控制系统的HMI模块为例进行了理论方法与系统效果的调试和验证。