modularer Aufbau der Steuerung von Robotern

[Gock]

Aber: wenn man z.B. für die Stromversorgung ein 40V Netz definiert, woraus sich dann alle Verbraucher ihren Strom per Schaltregler holen - im Vergleich zu einem 12V Netz würde der Strom nur 1/3 betragen ==> niedrigerer Querschnitt bei gleicher Leistung, dadurch weniger Gewicht.

Nicht ganz: der meiste Strom wird ja in den Motoren verbraucht, die nach Deinen Angaben Schrittmotoren sind und die benötigen den gleichen Strom, egal wie hoch die Spannung ist...

Es gibt heute so viele schöne integrierte Schaltungen, die das perfekt mit MosFETs und mit dynamischer Kraftregelung machen (Trinamic), die Zeit für die analoge Technik mit den riesigen Kühlkörpern ist vorbei, was man braucht sind aktuelle Module.
Dann werden die Schrittmotoren im Leerlauf auch nicht mehr so heiss und der Akku hält länger. Das ist alles nur eine Frage des Designs.

Also ehrlich gesagt sind Schrittmotoren für ein solches Projekt nicht unbedingt das gelbe vom Ei. Da gibt es heute auch besseres mit höheren Leistungsdichten, zB Piezomotoren oder SynchronServomotoren. Aber das alles steht und fällt mit Größe, Kosten und Komplexität des Projekts sowie Getriebeauslegung und anderer Hardwarefestlegungen. Wahrscheinlich aber werden die Kosten massgeblich.

Der ULN2803 gehört gar nicht auf's Prozessorboard, der gehört zusammen mit einem ATTiny24A auf ein 8-Bit Open Collector I/O Modul.

Das hängt definitv vom Anwendungszweck ab und kann so pauschal nicht gesagt werden. Du hast da offenbar schon was spezielles im Kopf...

I²C Bus => ATTiny => Darlington (so wie PCF8574A, der ATTiny kostet etwa das Gleiche, ist aber frei was die I²C ID angeht).

Dieser Tiny kann aber nicht viel, er hat nicht mal einen 16BitCounter onboard, geschweige denn ein komplettes TWI Modul.

Ein Modul, was ich im Kopf habe, macht genau das: irgendwo am I²C Bus sitzen und 4 / 8 / 16 Open-Collector Ausgänge bereitstellen.
Ein anderes stellt Eingänge bereit, wieder ein anderes Modul 4 ADCs.

Das nächste Problem ist, dass man oft einen Mischmasch an Funktionen braucht: Den Strom der Handmotoren analog messen, die Position per Drehencoder analog oder per Pulsung messen usw. Da kommt Dein Tyny sehr schnell an seine Grenzen.
Aber wie gesagt, prinzipiell ist das eine gute Idee und ich habe ja auch sowas im ähnliches im Kopf und plane ein Verwirklichung. Aber man muss schon sehr genau überlegen, was man tut, bevor man anfängt. Busraten abzuschätzen wäre wie gesagt das erste. Wenn sich nämlich herausstellt, dass I2C nicht gehen wird, hat sich die einfache Kommunikation mit den Tinys erledigt. Ich kann ohnehin nicht glauben, dass man ohne CAN oder vergleichbar hier weiter kommt. Aber würde man zB einen AT90CAN32 Automotive verwenden, wäre das schon interessanter...
Was ich sagen will ist, dass Du noch etwas unausgereift klingst, aber ein ähnliches Ziel hast wie ich, was ich schon mal sehr gut finde. Wir sollten auf jeden Fall weiter darüber nachdenken und voranschreiten!
Gruß