TI 高性能EtherCAT六轴机械臂伺服方案上新：800MHz主频、FOC算法、周期时间62.5μs

在全球工业 4.0 浪潮下，六轴机械臂凭借高精度、高灵活性、高适应性与高实用性等优势，在需要高自由度、复杂轨迹和动态环境的应用场景中发挥着重要作用，是现代工业自动化和智能化生产的核心工具。

六轴联动应用难点：

同步精度要求高：六轴需在微秒级时间窗内完成位置指令刷新与执行，任何单轴延迟或抖动都会直接转化为轨迹偏差与加工/作业误差；

控制周期极短：电流环通常需跑在 16kHz 甚至更高双更新频率，62.5μs 内要完成六轴独立 FOC 运算、PWM 更新与反馈校正，对 MCU 实时算力与中断响应要求极高；

反馈接口复杂：绝对编码器（EnDAT/BiSS-C/Tamagawa 等）解码、Σ-Δ 电流采样、多路 PWM 同步发波需硬件级支持，纯软件模拟难以保证时序；

总线确定性难保障：EtherCAT/PROFINET/TSN 等工业以太网需硬件协议栈与分布式时钟配合，主从站同步精度需达亚微秒级，否则多轴插补失真；

器件损耗与热管理：高频开关与长时间满负荷运行加剧功率器件温升，驱动板需兼顾高控制性能与低损耗设计，同时保证宽温、抗振等工业级可靠性。

快包推荐TI具有位置反馈和工业通信协议的 6 轴电机控制参考设计和极海G32R501工业六轴机械臂参考方案，针对性解决目前多轴伺服存在的同步、实时性与工程落地难点，同时在实现 6 轴独立 FOC、<1㎲ 级总线同步、高压 400W 级驱动 基础上，支持多轴插补、ROS/工业 PC 主站对接、智能保护及功能安全，有助于产品实现高性能、高可靠性的开发及量产，全方位提升设备运动控制精度与稳定性。

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TI具有位置反馈和工业通信协议的 6 轴电机控制参考设计

本参考设计展示了使用 2 个 TI Sitara™ MCU-AM243x器件处理 6 轴控制型电机驱动器。

 AM243x 的一个可编程实时单元 (PRU) 内核可充当 SORTE_G 控制器，用于发送请求和接收 6 轴电机角度。另一个 AM243x器件的 PRU 内核则可充当 SORTE_G 器件，用于发送

6 轴电机角度，这些角度将由此 AM243x 上的其他PRU 内核进行解码，并在每个周期内发送至控制器端。AM243x 还支持多协议绝对编码器和多协议工业以太网。

方案特点：

• 18 通道 EPWM 和 18 通道 ICSSG_PRU PWM，可

根据六个 FOC 环路的输出生成 PWM 波形

• 12 通道 Σ-Δ 滤波固件支持连续采样，并可针对六

个直接连接的电机的相电流反馈，在 PRU 内核之

间实现负载共享

• 由 ICSSG 实施的 SORTE_G 固件。包括适用于

EtherCAT®、PROFINET® 或千兆位 TSN 的扩展选

项

• 六个电流和速度独立闭环的 FOC，周期时间为

62.5μs

• 借助 EQEP 模块和 PRU 内核进行解码的六通道增

量编码器

• 通过 ICSSG 扩展了多编码器协议选项，例如

EnDAT、HDSL、Biss C、Tamagawa 和 Nikon A

应用场景：

• 机器人伺服驱动器

• 伺服驱动器位置反馈

• 机器人位置反馈聚合器

• 伺服驱动器控制模块

极海G32R501工业六轴机械臂参考方案

极海工业六轴机械臂参考方案，采用搭载G32R501高性能实时控制MCU的伺服控制器，实现高精度运动控制和微秒级响应；同时结合高性能、低成本的EtherCAT工业以太网现场总线实时通讯技术，实现多轴伺服控制器高精度同步协同作业，可为工业自动化生产的焊接、码垛、喷涂等精细化现场作业提供高效可靠的技术保障。

本方案采用6个搭载极海G32R501实时控制MCU的EtherCAT总线型高压伺服控制器，实现六轴机械臂的关节控制和位置反馈。

方案参数:

输入电源：单相AC 200V~240V（-10%~+10%），50/60Hz

额定输出：3.0Arms，最大电流输出9.0Arms

速度范围：±7000rpm，支持弱磁算法

转速精度：额定转速下可达1%左右

执行时间：主中断15.8㎲，电流环0.76㎲

控制特性：支持三环闭环控制与电机参数静态辨识，PID参数可通过总线获取并与电机参数关联适配

方案优势：

微秒级同步

高可靠通讯系统

双核并行架构带来灵敏感知与高效运算能力，实时性更强；

高压400W级设计，适合机床中大功率轴控需求；

参数开放程度高，便于机床厂针对切削、进给等不同工况做深层优化

应用场景：

六轴工业机械臂（汽车焊装、物流码垛、喷涂生产线）、协作机器人、数控转台/摆头多轴联动模块，以及需要快速定制动作的柔性自动化工作站。

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