本文以新型5自由度混联机械手TriVariant为研究对象,提出基于虚拟仪器技术的机器人控制系统设计方案。该方案以PC+ Motion Controller开放式体系结构作为控制系统硬件平台核心,依据层级化和模块化设计理论,提出由应用软件层、核心控制层和驱动软件层组成的控制系统软件构架,并利用图形化开发工具LabVIEW实现了控制系统的核心功能。全文工作和取得成果概括如下:根据混联机械手的控制要求并结合现有控制器的特点,提出基于虚拟仪器技术的控制系统设计方案,利用图形化和模块化的软件设计技术,提高了控制系统的灵活性和扩展能力。分析混联机械手的位置正、逆解问题。在串联转头逆解分析中,使用不同方程组的解,有效解决了因反三角函数存在的解范围限制而出现漏解问题,并用实例验证该算法的正确性,进而为控制系统设计奠定了理论基础。根据虚拟面板的设计要求重新定义了运动I/O信号,使得控制系统更具灵活性并简化了控制面板设计。在此基础上设计了运动控制卡与伺服驱动模块、电机和外围输入输出间接口,并搭建控制系统硬件平台。基于FlexMotion驱动软件采用图形编程工具LabVIEW,开发了控制系统回零、单步和连续运行以及微动调整等核心控制功能模块,并利用通告和事件编程技术实现了核心控制层软件与控制和显示控件间的实时通讯,有效地降低了计算资源的占用率并提高了软件系统的可靠性。