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随着嵌入式技术的飞速发展，基于FPGA的机器人关节嵌入式控制器已经成为一个热门的研究课题。以FPGA为平台设计机器人关节控制器是一项具有特别意义的工作，这一技术的应用将给机器人关节控制器的研究带来革命性的改变，具有广泛的发展方向和广阔的应用前景。
基于FPGA的机器人关节控制器是时代的驱使，但是目前基于FPGA研究的机器人关节控制器项目并不是很多，多数系统采用和其他嵌入式平台结合使用的设计方法，体现不了FPGA的体积小、易更新等优势；或者研究方向偏于服务型应用，精度和可靠性要求并不高。本论文研究的基于FPGA平台的机器人关节控制器，充分利用了FPGA集成度高、可靠性好的优点，对关节控制器的小型化和高集成的发展具有重要作用。
本论文从机器人关节嵌入式控制器的整体系统出发，通过分析关节控制器的结构特点，对它进行了理论的研究和实际设计验证，设计了一个可靠性高、体积小、控制方便的关节控制器系统，同时使系统具有更精确的运动轨迹跟踪性能。
本论文首先对系统的伺服控制方案进行研究，分析了伺服系统的经典控制结构，在常用伺服控制系统的结构基础上，对结构进行改进，以此提高系统的稳定性，接着加入了电机驱动器对电机进行控制，使伺服控制更加智能化。
接着开始对系统的硬件结构进行设计。首先对硬件的总体结构进行设计，然后把系统划分为核心控制单元、通信模块、旋变测角模块、力矩测量模块、电机驱动输出模块租DC/DC模块共六个部分，对每一个模块都进行了具体的研究和分析。把系统按模块进行划分，使系统的设计更具条理性，对系统具体特性的研究也可以更加深入。
在硬件设计的基础上，对系统的软件部分进行研究。同样，首先分析软件的总体结构，接着进行系统的初始化，在硬件设计的基础上划分为系统主控周期模块、伺服控制模块、电机驱动模块、信号采集与处理模块和CAN驱动模块，同时对系统的异常进行监控和处理，保证系统的可靠性。
文章最后对基于FPGA的机器人关节嵌入式控制器系统进行了测试和调试。测试结果表明，本论文设计的机器人关节控制器能够顺利的按照指令进行运动，从运动轨迹看，跟踪效果较好，且系统的稳定性较高。
由于系统是以FPGA为平台，按照关节模块化的理论进行研究，同时系统按照模块从硬件和软件上分别设计，因此易于根据需求进行其它扩展，使得本论文的研究内容具有重要的参考和应用价值。