机器人控制器是工业机器人的核心部件,针对工业机器人控制器开发、碰撞检测以及阻抗控制相关问题,本文设计实现了工业机器人控制器,并对机器人碰撞检测与阻抗控制进行了研究。针对现有机器人控制器成本高、开放性不足,扩展性不强等问题,提出以“工控机+Linux系统+Ether CAT总线”为核心架构的工业机器人控制器设计方案,并用该方案设计实现了机器人控制器。分析机器人的正逆运动学变换,研究关节空间轨迹规划方法和笛卡尔空间直线轨迹、圆弧轨迹和空间姿态规划方法。实验结果表明:控制器能稳定地控制多个关节同步运行,能实现点到点、直线轨迹、圆弧轨迹运动。针对机器人无力传感器碰撞检测实现问题,提出考虑齿轮箱惯量和电机转子惯量的机器人动力学模型,优化用于参数辨识的激励轨迹,采用最小二乘法辨识动力学参数。基于辨识出的动力学模型以及机器人的运动状态计算机器人关节力矩,通过理论计算力矩与驱动器实测电流估计外力对机器人的作用,并以此检测机器人是否碰撞。实验表明:在无力传感器条件下,采用基于动力学模型的碰撞检测方法能有效检测机器人的碰撞。针对机器人与环境接触力的控制问题,提出了一种分数阶阻抗控制策略及其控制系统参数优化设计方法。仿真实验结果表明:分数阶阻抗控制方法有效,且比传统的整数阶阻抗控制方法响应更快、超调更小,抗扰性更强。