《基於的三軸並聯型機器人控制的實現》

論文框架：

1.論文研究背景及研究意義；2.座標系及正逆解；3.機器人控制系統的總體方案設計；4.系統的硬體設計；5.FPGA邏輯設計，主要實現實時運算；6.系統的測試並對結果進行了分析

在使用FPGA進行機器人空間位置反解運算時，計算公式較複雜，包括三角函式運算、開方運算、乘除法運算等。這篇論文針對其計算公式複雜的特點，提出了一種基於的全流水線設計的實現，為該領域增添了新的實現途。機器人控制方案有多種，大致可以歸結於PC上位機處理、微控制器處理、FPGA處理、DSP處理、NIOS Ⅱ處理等。

一、PC上位機控制處理，利用PC進行位置反解運算，再將運算結果交給工控機或微控制器等來控制電機運轉，這種將結果算出來再再下傳給下位機進行處理的方法不能保證實時性，資料傳輸過程中，也不能保證穩定性。

二、微控制器控制處理。系列具有體積小、低成本、低功耗、高效能等優點的微型處理器，採用三級流水線提高運算速度讀，廣泛應用於工業控制、無線通訊領域、消費電子領域等。具有比較強的事物處理能力，一般用來跑介面以及應用程式，其主要的優勢在於控制處理，但是在資料處理能力及速度上效能一般。其處理複雜的位置反解運算的處理速度也在毫秒級別。

三、DSP與微控制器等不同，其採用的是哈佛設計即資料匯流排和地址匯流排分開，大大提高了處理速度，適合進行數字訊號處理運
算。DSP晶片主要應用是實時快速的實現各種數字訊號處理演算法，其有著在一個指令週期內可完成一次乘加運算、支援流水線操作、程式空間和資料空間獨立等優點。適合做演算法計算（如等），，但因其外設資源不多所以並不適合做控制。

四、FPGA可以運算速度快、外設資源豐富

這篇文章提出了一個全流水線設計，其中用到了CORDIC演算法，可以直接得到反正切函式的值，這個演算法值得好好研究！

《空間機器人動力學引數實時解算系統設計》

論文框架：1.空間機器人的國內外發展現狀，FPGA的發展現狀；2.七自由度空間機器人的動力學解演算法研究；3.空間機器人動力學引數實時解算系統設計；4.空間機器人動力學引數實時解算系統研製；

5.系統測試與實驗驗證；6.總結與展望

機器人正解運算：由運動學正解演算法可以看出，整個運動學正解求解過程包含兩種運算，一種是關節角的正餘弦運算，另一種是四階矩陣相乘算。因此運動學正解求解模組設計由正餘弦模組和齊次變換矩陣相乘模組這兩個子模組構成。正餘弦模組主要負責計算多路選擇器所選關節角度的正餘弦值，然後輸出到齊次變換矩陣相乘模組。ＣＯＲＤＩＣ核的作用是計算出每個關節角度的正餘弦值，四階方陣相乘和邏輯控制等。

四階齊次矩陣相乘模組主要由４個乘累加單元（ＭＡＣ）構成，將２個四階齊次矩陣相乘變換為４個行向量與四階方陣的乘法運算，能夠同時完成計算齊次變換矩陣的一行。經過三個迴圈，即可計算出整個齊次變換矩陣（齊次變換矩陣第４行無需計算）。

《基於FPGA的六自由度機器人機械手臂的插補控制系統研究 》

NURBS 曲線直接插補相比較傳統直線圓弧插補，具有人工操作資料量小、插補軌跡資訊完整、速度平滑等諸多優點，容易實現高效率和高精度插補，已被應用在越來越多插補控制系統中。

數字積分法是根據函式積分的定義，通過求取 n 個小矩形面積之和近似相等於輪廓曲線函式積分的整個面積。其實現過程是判斷積分容器的溢位決定是否有脈衝輸出。相比較於上述兩種方法，其運算速度快、輪廓誤差小和方便多軸聯動控制等特點。由於其
輸入引數少，適合直線、圓弧等線型的插補控制。（我們目前就採用的DDA插補演算法）文中還提到一種資料取樣插補（它分為粗插補和精插補，這還有待了解）

FPGA是通過AVALON匯流排來控制各種埠的？？？

Nios II體系結構中各個元件之間的連線是通過採用 Avalon 匯流排來實現的，它僅佔用很少的 FPGA資源，提供完全的同步介面
Avalon 匯流排介面分為Slave（從控介面）和 Master（主控介面），根據內嵌於Avalon匯流排內部的仲裁部件來協調部件間的通訊
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FPGA優點：它具有靜態可程式設計和動態可重構的特性，使得硬體功能可以像軟體一樣通過程式設計實現定製與修改。