做机器人产品，先把架构定清楚。人形机器人讲究全身协调，四足机器人讲究动态平衡，AGV类讲究自主导航，机械臂讲究精确轨迹规划。本文基于OpenLoong、ToddlerBot、Stanford Pupper、TurtleBot4、AR4等热门开源项目，梳理四类机器人的硬件框图、软件架构和全开源方案，让你选型有方向、开发有框架。

 

一、机器人分类与技术特征

本文覆盖以上四类机器人，每类都给出硬件框图、软件架构和全开源方案。

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二、人形机器人类

2.1 硬件框图

2.2 关节模组详解

 

 

2.3 硬件选型

 

 

2.4 软件架构

2.5 VLA模型架构（GR00T）

 

 

2.6 全软件与全硬件开源项目

 

 

2.7 全身控制（WBC）架构

// QP优化求解伪代码
// min: 0.5 * x'Hx + g'x
// s.t: Aeq * x = beq（等式约束：运动学）
//      Aineq * x <= bineq（不等式约束：关节限位、力矩限制）

Eigen::Matrix<double, Dynamic, Dynamic> H;  // Hessian矩阵
Eigen::Matrix<double, Dynamic, 1> g;       // 梯度向量
Eigen::Matrix<double, Dynamic, Dynamic> A;  // 约束矩阵

// 添加任务Jacobian
H += Jt * Wt * J;  // 任务权重
g -= 2 * Jt * Wt * x_des;  // 目标轨迹

// 求解
qdot = qp_solver.solve(H, g, A, b);  // 关节速度

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三、四足机器人

3.1 硬件框图

3.2 硬件选型

 

 

3.3 软件架构

3.4 全软件与全硬件开源项目

 

 

Stanford Pupper是四足入门首选——全开源硬件+软件，总BOM成本<$600，适合教育和研究。

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四、AGV类机器人

4.1 硬件框图

4.2 硬件选型

 

 

4.3 软件架构

4.4 典型开源项目

 

 

4.5 核间通信（SBC+MCU）

常用协议：

• 串口：自定义协议（Header+Len+Data+CRC）
• CAN总线：工业标准，多电机协调
• Micro-ROS：ROS2直接跑在MCU上

# Micro-ROS STM32示例
# MCU端：发布/订阅ROS2话题
rclc_publisher_init_default(&publisher, &node, ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(std_msgs, msg, Int32), "topic");

# SBC端：启动micro-ROS agent
ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyUSB0

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五、机械臂

5.1 硬件框图

5.2 硬件选型

 

 

5.3 软件架构

5.4 全软件与全硬件开源项目

 

 

AR4和OpenManipulator是实现全开源（软件+硬件+3D打印文件）的标杆项目。

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六、四类机器人架构对比

 

 

6.1 共同技术点

 

 

6.2 软件栈对比

七、开发路线图

7.1 人形机器人开发路线

7.2 四足开发路线

7.3 AGV开发路线

7.4 机械臂开发路线

八、选型建议

8.1 主控选型

 

 

8.2 总结

 

 

做机器人，先定类型。人形重协调，四足重步态，AGV重导航，机械臂重轨迹。架构选对了，开发效率翻倍。

 

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