仿人机器人是一个热门的研究领域,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。双足机器人是仿人机器人研究的基础,关节众多、结构复杂,有必要在物理样机制造之前,建立一套虚拟原理样机系统。本文以双足机器人为研究对象,主要做了以下几方面的工作。首先,回顾和总结了仿人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仿人机器人进行了分析和对比,并介绍了本文研究的主要内容。接着,根据人体结构比例给出了双足机器人机构设计方案,主要包括髋关节、膝关节、踝关节和脚部的设计。为了使所设计的机器人能够模拟人的动作,参考人的各个关节运动范围,定义了机器人各个关节角的运动范围。其次,由于仿人机器人大部分的重量集中在上半身,因此可以把机器人看作是一个倒立摆,根据机器人的结构特点,对机器人采用倒立摆原理进行了离线的步态规划,并通过ZMP判定准则验证了步态的稳定性。再次,利用动力学仿真软件ADAMS建立了双足机器人的虚拟样机,利用Matlab中的Simulink工具箱建立了机器人的控制系统,通过ADAMS/Controls接口模块实现了两者的联合仿真,验证了步态规划、控制算法的有效性,并得到了机器人在步行过程中各个关节的力矩变化曲线,为选择电机、减速器等部件提供了依据。最后,搭建了双足机器人的实验平台,并在上面进行了单关节调试、多关节调试、下地步行与其它规划动作调试等实验,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,并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。