清华机器人项目启动于2000年4月,是属于清华大学985重点攻关项目.该项目是由清华大学自动化系、精密仪器系和机械工程系联合承担.项目目的在于研制双足仿人型机器人.自动化系主要承担其中的机器人视觉、机器人步态和机器人控制系统的研究和实现.该人作为该项目自动化系研究组的一名成员,主要承担机器人控制系统的研究与实现.机器人控制系统是机器人运行的核心,它包括机器人控制律的设计、机器人控制系统结构设计,在项目第一阶段中,其主要任务则是后者.如今,机器人控制系统结构设计多采用总线式结构.因为在机器人整个系统中,分散地分布着许多局部控制器和传感器,如中央控制器,伺服控制器,力传感器等,这些局部控制器/传感器负责完成一定的任务.然而,每一种控制器/传感器运行过程需要来自其他部分的信息作为运行参数,如中央控制器为了计划下一周期的步态规划,就需要伺服控制器反馈的电机状态以及传感器采集的各种状态信号.为此,信息共享成为机器人控制系统运行的前提条件.针对此情况,我们将机器人控制系统结构亦设计为基于总线的结构.经过调研,我们首先将CAN总线应用于控制系统结构中,研制开发了基于CAN总线的伺服控制器,并最终建立了基于CAN总线的机器人控制系统.但是,在研究当中,我们发展CAN总线的性能只能满足所设定初级控制目标,对于更高的控制目标,CAN总线已不能适应.为此,我们采用了国内还尚未普及的一种新型现场总线—ARCNET总线,与研制基于CAN总线控制器类似,我们自主设计了基于ARCNET总线的伺服控制器,并且初步建立了机器人控制系统的实验结构.对于基于CAN总线控制系统和基于ARCNET总线控制系统的两套方案,我们做了大量的试验进行对比,发现ARCNET总线不仅可以实现,CAN总线的基本功能,而且还拥有CAN总线所不具备的新功能,这些新功能为实现更高的控制目标奠定了基础.在过去的一年中,该人集中对机器人控制器进行研究,并且引进了新型总线概念,为机器人控制器的建立提出了新的思路.该论文主要介绍机器人控制系统结构的设计与实现.