本文以山东省科技计划项目“太极推手机器人关键技术研究”为背景,以太极推手机器人为研究对象,展开相应的理论研究,做了大量的理论分析、模型仿真和实验调试等工作。完成了仿真系统的搭建和实体模型平台的搭建,对机器人轨迹规划、运动学、信息采集、人形机器人控制等进行了深入研究和实验分析。主要的内容如下:(1)机器人运动学研究。首先在MATLAB中搭建了机械臂仿真模型,对机器人正、逆运动学的方程进行求解和分析,通过对太极推手的动作轨迹分析,将轨迹在仿真模型中进行了实际验证,利用机器人逆运动学方程得到了各关节对应的角度值,用于之后实体模型的控制。(2)基于蚁群算法的PID研究。为了在机械臂受到外力干扰时利用PID进行调节时能够快速响应,本设计加入了蚁群算法对PID参数进行优化,针对直流电机的二阶控制系统,与传统PID参数整定方法进行对比,在MATLAB中搭建了仿真模型,得到响应曲线。利用蚁群算法优化的PID调节器在各方面性能指标上均具有优越性。(3)基于STM32平台的太极推手机械臂系统搭建。搭建了基于STM32的3自由度机械臂控制系统,对系统的硬件模块单元和软件进行了分析,针对机械臂的速度、角度等控制方式进行了分析,并利用力传感器实时监测外界的影响。基于仿真分析的结果数据,在此系统的控制下,能够初步完成太极推手的动作轨迹。(4)基于kinect深度相机的人形机器人系统搭建。本设计利用kinect和Nao机器人为研究对象,通过介绍两者的原理和建立坐标系,利用kinect深度相机采集人体姿态信息,传到Nao机器人中,初步完成了人机跟踪的效果。为了提高细微动作的识别效果,本课题又加入了惯性导航模块进行位姿检测。最后又有利用kinect采集实验者人手的位置,通过机器人逆运动学方程得到控制机器人运动的关节角数据,使机器人能够迎合人的双手。