目前的工业机器人、多轴数控机床、自动化流水线等需要多个伺服运动控制的系统大多仍采用一个运动控制器或轨迹控制卡加多个伺服驱动器的分布式控制方式,在实际的应用中存在着系统硬件冗余程度高、控制柜体积庞大、内部各个模块连线多且复杂、多轴运动同步性差、价格高昂等问题,所以有必要进一步简化驱动器的系统结构。本文首先通过对机器人正逆运动学建模,对多轴机器人的轨迹规划进行简要分析,从机器人驱控一体化的发展趋势出发设计并实现了具有Ether CAT总线接口,可以同时控制最多8台伺服电机的多轴一体化机器人控制器;采用FPGA+STM32F407的双核模式,使得ARM与可编程逻辑器件优势互补,在一片FPGA内同时实现多轴伺服控制逻辑的同时充分发挥STM32F407的性能,大大缩小了机器人控制器的体积;对消耗较多逻辑资源的模块采用复用的方式,节省了FPGA的逻辑资源;采用纯电阻的隔离式相电流采样方式,提高了电流环的带宽。然后将一体化控制器实际应用到工业六轴机器人的轨迹规划中,采用正弦加减速的运动模型,完成机器人轨迹的平滑运动控制;应用Twin CAT软件平台将控制器驱动机器人运行的实际数据与轨迹算法仿真数据进行对比并分析,验证了运动控制算法的可行性。最后对一体化控制器中各个模块板卡进行制作并配合外壳组装,对整机系统中的低压电源性能、系统内外部通信质量以及长时间工作下的各模块温升进行了测试;Ether CAT最小分布时钟DC为1ms,总线同步误差在30ns以内;使用Twin CAT主站通过Ether CAT总线对伺服进行监测,单轴伺服速度环响应速度为16ms,位置环跟踪时间在100ms以内,系统具有较强的电流带宽与速度阶跃响应能力。