基于FPGA的多轴机器人运动控制算法研究
吉强
江苏安全技术职业学院 江苏徐州 221011
摘要：针对传统多轴机器人运动控制器存在的实时性不足、算法移植性差、多轴同步精度低等问题,文章提出一种基于FPGA的多轴机器人运动控制方案.该方案以FPGA和Nios Ⅱ软核处理器为控制核心,集成硬件化的轨迹规划算法与伺服驱动接口,通过FPGA的并行运算特性优化多轴同步控制逻辑.首先构建多轴机器人动力学模型,设计基于S曲线加减速的轨迹规划算法,解决启停阶段的冲击问题;其次采用硬件描述语言(Verilog HDL)实现轨迹插补、多轴同步控制及位置闭环调节等核心模块的并行化设计;最后通过FPGA开发板与四轴机器人实验平台的联调测试,验证系统性能.实验结果表明,该控制方案的单轴位置控制误差小于±3μm,多轴同步误差低于50 ns,轨迹跟踪误差不超过0.02 mm,且系统响应延迟小于1μs,相较于基于MCU或DSP的传统控制器,在实时性、同步精度及稳定性方面均有显著提升,可满足高精度多轴机器人的运动控制需求.
关键词：FPGA多轴机器人轨迹规划并行运算同步控制
资助基金：江苏安全技术职业学院安全应急装备研究开发中心专项研究课题(YJZBPYKT007)
论文发表日期：2026-03-25
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：4( 172-175 )