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本文以深空探测与机器人研究中心自行研制的12自由度双足机器人为研究对象，开展了以双足机器人的机构设计和步态规划为核心的研究，内容包括：
首先，进行了基于SolidWorks的双足机器人机械结构设计，主要包括自由度配置、腿部杆件尺寸和关节运动范围的确定，以及各关节及传动机构设计；双足机器人机械结构的设计是本文的重点工作，是整个课题的基础及前提。根据双足机器人的本体结构和几何尺寸，完成了基于坐标系变化和D-H描述方法的机器人建模，并推导了正运动学和逆运动学公式的解析解。
其次，研究了仿人的步态分析，对人类在前进平面内行走时的关键姿态关节角度信息进行了拟合分析。设计了基于ZMP稳定性理论和解耦合成的步态规划方法，这种方法的本质是基于几何约束的离线步态规划方法，它将双足机器人的空间行走解耦为前向平面和侧向平面的连杆运动，在前向平面和侧向平面分别对关节角度加以几何约束，而后再合成为立体空间的三维步态，并进行ZMP稳定性验证。
最后，本文附带研究了双足机器人的单关节位置控制方法，设计了基于模糊PID的位置调节方案，在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型，并进行了仿真实验。机器人的单关节位置控制系统本质是一个由直流电机构成的双闭环位置控制调速系统，其内环为关节速度调节，采取PI控制方式；外环为关节位置调节，采取模糊PID控制方式。通过仿真验证了控制方法的有效性。