引言

　　隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)正在向智能機(jī)器和智能系統(tǒng)的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)主要為結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化;控制技術(shù)的開放化、可配置化;伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術(shù)的實(shí)用化。機(jī)器人的內(nèi)涵也已變?yōu)椤办`活應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的、具有實(shí)在動(dòng)作功能的智能化系統(tǒng)”。近十幾年來，FPGA行業(yè)也在飛速的發(fā)展，它在實(shí)際科研開發(fā)中的地位也從處理簡(jiǎn)單邏輯上升到了數(shù)字系統(tǒng)的核心處理器件。SOPC(可編程片上系統(tǒng))技術(shù)的出現(xiàn)，使得將CPU核與設(shè)備核以及系統(tǒng)軟件集成到單一芯片中成為可行，它能夠幫助用戶快速開發(fā)出所需要的產(chǎn)品。

　　本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目以一個(gè)固定基座的單臂六自由度機(jī)器人作為研究對(duì)象，提出一種基于FPGA的模塊化機(jī)器人嵌入式多核主控制器設(shè)計(jì)方案。

　　1 機(jī)器人路徑規(guī)劃

　　設(shè)機(jī)械臂初始和終止位姿分別記為：Xe0=[Pe0，ψe0]，Xef=[Pef，ψef]。要求機(jī)械臂末端手爪沿Xe0到Xef的直線路徑運(yùn)動(dòng)，起點(diǎn)和終點(diǎn)分別為Pe0(x0.y0，z0，α0，β0，γ0)和Pef(xf，yf，***，αf，βf，γf)，機(jī)器人手抓運(yùn)行軌跡如圖1所示。

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　　由初始點(diǎn)和終止點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算出首末端直線距離長(zhǎng)度為：

　　對(duì)于一個(gè)路徑段，由于兩端的過渡域具有相同的持續(xù)時(shí)間，因而在這兩個(gè)域中，采用相同的恒加速度值，只有符號(hào)相反，帶拋物線過渡的線性插值如圖2所示。

　　在求解加速度的基礎(chǔ)上可以得出末端運(yùn)行線速度，末端線速度分為加速段、勻速段和減速段，其具體表達(dá)式為：

　　在得到了線速度和角速度之后就可以通過雅克比矩陣得出各個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角速度，再乘以固定的時(shí)間即可得出在每一步的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。