机器人是一个集环境感知、数据采集与分析、运动控制与执行于一体的综合系统。新一代机器人正在向人性化、柔性化、智能化、网络化等发展。特别是控制系统的可扩展、可移植、可裁剪性能让机器人的控制系统从单一的服务对象转变为通用性的控制器。本文的主要工作如下：本文以一款多自由度多传感器机器人为背景，首先分析了多自由度多传感器机器人的总体设计方案，确定了物理模型的自由度分配以及以直流电机和舵机作为驱动方式；分析了机器人控制系统，确定采用STM32处理器作为核心控制器，并确定采用嵌入式实时操作系统FREERTOS作为软件开发平台。机器人的控制系统是整个机器人系统的核心部分，对机器人系统的运行起着至关重要的作用。本文采用模块化设计思路完成了控制器的硬件电路设计。主要包括：电源模块、传感器模块、运动控制模块，通讯模块等。在硬件电路设计的基础上进行软件设计开发，本文完成了嵌入式FREERTOS操作系统的移植工作，在嵌入式FREERTOS系统下完成应用程序的开发，主要包括：STM32启动程序、电机驱动程序、速度测量及调节程序、传感器控制程序、USB-IAP程序等，IAP程序实现了实时更新和监控固件的功能。最后在UNITY3D环境下开发了机器人三维动画演示程序，展示了机器人的运动控制以及数据采集能力等。本文以STM32微处理器作为核心控制器、采用嵌入式FREERTOS操作系统作为开发平台，把多种传感器引入机器人应用中，设计了比较完善的机器人控制器，而且具有良好的多适应性、扩展性和移植性，为以后机器人普及化和应用于更复杂的场合环境打下了基础。