模块化可重构多足步行机器人由几何特征及功能相似的可交换模块组成。它既具有可重构机器人能够根据工作环境和工作任务要求来改变自身结构的能力,又具有多足步行机器人对复杂地形的良好适应能力以及较高的灵活性,因此成为机器人研究的一个热点,本文以模块化可重构多足步行机器人为研究对象,围绕机器人控制系统展开了研究,具体的研究工作包括以下几个方面:针对模块化可重构多足步行机器人的机构特点,设计了一套分布式分层控制系统。该系统由上层PC机、机身控制器和多个底层控制器组成(底层控制器数量由机器人的具体构型决定)。其中上层PC机主要完成运动规划、步态生成等上层功能,机身控制器负责从PC机接收运动数据并协调各底层关节运动,底层控制器负责控制和驱动关节电机按运动指令运动。设计了基于ARM微处理器和μc /os ? II嵌入式实时操作系统的机身控制器,该控制器具有良好的实时性、可靠性和可扩展性。并提出了一种底层模块的ID自识别方法,能很好地支持多足步行机器人的重构。设计并选择具有传输速度快、即插即用的特点的USB总线作为机身控制器与PC机之间的通信接口,以满足机身控制器与PC间有大量数据需要实时交换的要求,同时更好的支持了机器人的可重构和可扩展性。在底层驱动软件的基础上制定了适用于机器人数据传输的应用层通信协议。基于CAN总线的底层控制器位于机器人分布式控制体系底层。它采用了微处理器、专用的运动控制和驱动芯片以及光电编码器,实现了机器人关节的伺服闭环运动控制。采用CAN总线作为模块间的通信接口,有效地支持了多关节实时控制。在模块化可重构多足步行机器人MiniQuad上进行了步行足分布式控制器性能测试、多关节协调运动控制算法研究以及腿臂融合功能测试,实验结果验证了该分布式分层控制系统的有效性。