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教育机器人凭借其自身开放性好、人机友好、可扩展性强的特点,非常适合于服务学生进行实践能力与创新能力的培养,并作为一款专用型服务机器人而备受关注。对于教育机器人的研究,涵盖了多种学科的知识,如自动化、计算机、物理学和机械控制等领域,具有很强的综合性。机器人教育现在已经作为中小学教育领域的新课程得到推广,因此对于教育机器人的研究将具有广阔的市场前景。但是市面上存在的教育机器人都普遍存在着价格昂贵、通用性不高、灵活性较差且仅支持有线程序下载更新的方式的问题,不利于教育机器人在课堂教学中的推广。本文设计了一套适用于中小学课堂教学的硬件控制器系统,以支持WiFi可移动编程为特点,主要研究内容如下:首先,针对教育机器人系统现状进行分析,提出了本设计的功能需求与特点,并设计了可移动编程系统的软硬件实现方案,针对移动编程场景中终端数量大的问题,研究了兼顾防冲突调度与鉴权策略,降低终端间相互干扰。其次,根据功能需求设计出基于WiFi的可无线编程硬件控制器。在利用WiFi无线模块作为实现可移动编程的基础上,又对低功耗电源电路与引脚资源在外围端口上的分配等方面进行设计,最终实现硬件控制器的低功耗性能、端口通用性高、应用灵活的特点。接着,重点阐述了系统底层软件的设计,包括系统引导区程序的设计与基于FreeRTOS操作系统的主程序设计两个方面,主要包括系统引导程序、FreeRTOS操作系统的移植、基于FreeRTOS操作系统的多任务设计、人机交互程序、底层模块驱动库的开发。实例测试结果表明了本文设计的可移动编程功能的有效性。本文设计的教育机器人硬件系统与现有产品相比,因利用“WiFi”无线通信方案设计可移动编程功能,更好地提高了硬件控制器的灵活性,通过移植了 FreeRTOS操作系统还增加了系统的可靠性,可以通过图形化上位机软件对其进行编程与无线更新用户程序等操作,可操作性较强。