双足步行机器人汇集了计算机、电子、通信、自动控制、传感器等多各领域的尖端技术,代表了机电一体化的最高成就,是当代科技研究的热点之一。而控制系统是双足步行机器人的心脏,其设计的好坏决定了机器人各方面的性能。双足机器人关节众多、结构复杂,实时性要求高,特别是当今世界对机器人的步行速度、自适应能力和拟人化程度有了越来越高的要求,这就对控制系统的设计提出了更大的挑战。本文对如何优化双足机器人的控制结构进行了深入分析,提出了基于RTLinux和CANopen分布式实时机器人控制系统结构,并将其应用于自主研发的双足步行机器人,取得了良好的实验效果。首先,本文回顾和总结了双足步行机器人的研究历史和发展现状,对国内外各主要研究机构设计的双足步行机器人进行了分析和对比,并着重介绍了其控制系统的设计和相关技术。其次,本文结合自主研发的双足机器人SHR-1的机械结构,对控制系统的设计方案进行论证和分析,提出了基于CAN总线的控制系统硬件体系结构,介绍了机器人的通讯、传感和机电控制系统。同时结合双足机器人的应用需求,定制了基于CANopen的高层通讯协议,实现机器人各关节同步协调运动。再次,本文从机器人控制的实时性出发,提出了基于RTLinux的系统软件结构,介绍了RTLinux下机器人控制软件的开发过程,详细给出了RTLinux下设备驱动开发、实时应用程序开发的一般方法,并结合双足步行机器人的应用需求,设计了模块化的软件框架,同时对其实时性能进行了分析。最后,我们在双足机器人上进行了下蹲、前进步行、后退等实验,实验中机器人各关节达到了较高的伺服精度,整体运行协调、平稳,取得了良好的实验效果。文中对试验结果进行分析并给出了系统存在的不足和改进意见。