工业机器人是用于替代传统工业生产方式的多自由度多关节机器人。在制造业转型升级回归和政府推行多项利好政策的背景下,工业机器人技术成为未来制造业的重要发展趋势。人机交互系统作为工业机器人技术研究中的一个重点和难点,是操作人员与机器人控制系统平台的唯一交互接口,其设计的好坏直接关系到工业机器人完成特定作业任务的质量。随着信息技术和控制技术的发展,工业机器人将朝着以PC工控机作为控制器的方向发展。本文正是采用“PC+运动控制板卡”的整体设计架构,提出了同时具备工控机端人机交互界面软件程序和示教终端的设计方案,研究和开发了基于Linux CNC控制器的工业机器人人机交互系统。本文首先分析了基于Linux CNC数控软件的工业机器人交互与控制系统的整体结构设计,包括工业机器人本体、控制器和人机交互系统。结合LinuxCNC软件平台,并通过配置RTAI实时内核补丁和设置EtherCAT工业现场总线的主从站,在PC工控机上设计和搭建了工业机器人控制器。分别介绍了人机交互系统中交互界面软件程序和示教终端的设计方案,并利用D-H建模法设计了六轴工业机器人三维仿真模型。接着,结合工业机器人交互界面的功能需求分析,将人机交互界面分成手动模式、自动模式、程序编辑和帮助说明四个页面类别,且根据面向对象思想,把交互界面总体程序架构的每个显示区域编码成一个类别模块。利用RCS/NML消息通信机制,创建了Python的C++扩展模块,为实现界面程序与控制系统的消息通信提供编程接口。然后,介绍了示教终端的设计和实现。硬件设计上,采用了DGUS触摸屏作为示教终端的触控面板,并且设计了负责处理传输数据包的串口通信I/O板卡。软件设计上,主要包括触摸屏的交互界面设计、各硬件部件间通信机制的软件实现,以及在Linux CNC平台上,设计示教终端的硬件抽象层HAL模块。最后,分别对人机交互系统的人机交互界面程序和示教终端进行操作功能的实验,观察工业机器人三维仿真模型的运动轨迹可知,测试效果达到设计预期。