电驱四足机器人是目前机器人领域的研究热点,其在复杂山林环境下的军用-民用物资运输、矿产勘探、抢险救灾领域存在巨大应用价值。虽然国内外也有不少电驱四足机器人平台,但是这些平台主要针对机器人的步态算法与机械结构方面的研究,缺少硬件架构方面的研究,基于以上原因,本论文对电驱四足机器人的硬件架构进行展开研究。本论文的主要工作如下:根据电驱四足机器人的研究现状,结合应用场景下的实际需求,本论文提出了一种分布式硬件架构方案,该方案将机器人单腿和电源管理系统视为分布式架构的节点,并将CAN总线作为通信链路的通信方式。单腿控制节点包括传感器、关节驱动单元及节点板,机器人的四条腿配置相同的单腿控制节点。传感器数据用于实时获取机器人的运动状态,本论文选取了性能优异的传感器,使机器人能够获得关节角度、足底压力和身体姿态,为上层算法提供支撑。同时,通过对传感器进行优化,使得关节角度传感器的平均误差为0.03066rad,姿态传感器Z轴平均误差的最小值为0.06度,误差幅度小于1%。设计的节点板主要完成机器人电机的伺服控制及传感器数据采集,包括微控制器单元、供电单元、CAN通信单元、信号调理单元及预警单元。针对硬件架构的电源管理系统节点,本论文在能量密度、安全性、使用寿命、热稳定性方面对主流的锂电池进行对比,选取了三元锂作为机器人系统的动力源。然后设计了电源管理系统硬件电路,电源管理系统可提供最多12路不同的稳定电压,根据实验数据,输出电压波动值在1.676V~2.633V之间,可以保证电机的稳定工作。此外电源管理系统能够实时监测电参数,以防止系统出现过流、过压的异常情况。针对硬件架构的通信链路问题,本论文充分利用了CAN总线的多主控制、系统柔软性、多点连接特点,自定义了一套高效、可扩展、低延时的通信协议。该协议使通信链路的传输延时降到2ms,也就是说机器人的理论控制频率可达500Hz,完全能够满足机器人的控制需求。通过以上的研究可知,本论文提出的分布式硬件架构达到了电驱四足机器人的预期需求。这些研究能够促进机器人在复杂山林环境下的应用,为后续的工作打下了坚实的基础。