本项目设计的新型工业焊接机械臂具有如下创新点：
（1）机械臂结构设计的原创性 针对激光点焊等精密加工环境，本项目组将传统焊接机械臂的5自由度扩展至6自由度，对6自由度串联关节型机械臂的结构进行再设计，对应实际器件选型，根据精密加工领域的应用背景需要对具体的自由度配置和结构设计进行了优化。并在此基础之上引入创新性的质量式自适应力矩控制机构，将多轴联动可控自由度提升到了“6+1”的水平。
（2）运控算法的创新性 国际市场对于5轴以上联动的多轴运控产品在核心技术方面对我国仍然采取技术封锁的政策，国内的多轴运控技术还处于较低水平，尤其在技术理论的具体实现方面。本项目根据激光点焊技术的精度需要，针对嵌入式控制平台的硬件特性，分运动学算法、轨迹规划算法与自适应力矩控制算法三个部分展开了运动控制算法的设计。其中运动学算法包括运动学正解、解析法求逆解、牛顿-拉夫逊迭代法求逆解三个部分，轨迹规划算法包括直线插补算法与五次样条曲线插补算法两部分，力矩自适应控制包括静力平衡与闭环动力平衡两部分。对于涉及的全部7个子算法，均进行了过程严密的数学推导，以程序代码的形式予以实现，并经过了仿真与实验验证。
（3）控制系统架构创新 设计了基于Cortex-M3 ARM硬件核心和uCos-Ⅱ RTOS的嵌入式控制系统。通过对IQMATH DSP汇编库及CMSIS DSP C语言库的移植，大幅提高了关节坐标变换中超越函数与矩阵、行列式运算的运算速度。基于以上系统优化设计，以低廉的成本在嵌入式系统中实现了复杂的实时运控算法。实现焊接机械臂的高精度、高效率空间轨迹描述和路径规划。
（4）控制方式的创新 通过UCGUI的移植，着重进行人机界面的设计，一方面开发新的示教控制方式。另一方面，兼容现有的CNC数控机床编程标准，实现传统式的操作。大大简化了设备使用和维护的难度。(www.xing528.com)
本项目设计的新型工业焊接机械臂具有如下新颖性：
（1）根据具体问题从解决方案层面设计系统 本项目以激光点焊和精密加工的实际问题为切入点，为解决此类生产问题提供系统层次的解决方案，涵盖工业机械臂所涉及的自动控制、机械设计、驱动伺服、人机交互界面、上下位机交互，多机组网交互等组成部分。力求在满足系统性能指标的前提下，对每一部分使用最优化的资源配置。作为应对工业生产实际问题的完善解决方案，具有系统层面的新颖性。
（2）成功构建了针对多轴运控的单片嵌入式控制系统 由于硬件构架和指令系统与通用CPU的区别，嵌入式控制系统在算法实现和优化上与传统的工控PC和PLC有着很大的区别，传统的算法直接移植到嵌入式硬件上需要消耗巨大的时间资源，且无法保证控制的实时性。因此为了弥补运算速度与实时响应能力的不足，现有的控制系统多数基于ARM与DSP或ARM与FPGA的混合控制，没有真正体现出嵌入式控制系统低成本、构架简洁与高灵活性、高度特化的特点。随着硬件技术的不断发展，尤其是ARM CORTEX-M系列32位工业控制IP核的问世，以及各大半导体器件商的大力支持，催生了以意法半导体的STM32和NXP的LPC3250为代表的高性能工控MCU。强大的处理器和功能完备的外设构成的MCU为单片嵌入式控制系统的实现，提供了坚实可靠的方案支持。
本设计基于STM32构建了简洁的嵌入式软硬件构架，通过对Thumb-2指令集内DSP指令和汇编算法的优化，实现了超越函数和矩阵运算在ARM核内的高速运算；充分利用片内外设，使用外设驱动外围硬件和硬件接口电路，不占用CPU资源；结合实时操作系统uCOS/II的引入，在保证算法实时、高速、精准的前提下，构建了友好的人机界面，最终成功设计了单片嵌入式控制解决方案。
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