仿人机器人因其类人的特性而具有较广的应用和较强的研究价值,能够在不同环境下稳定行走是其必须具备的基本性能。现阶段,仿人机器人的步态规划方法大多集中在平整地面环境上,直接采用基于模型的方法来获取离线步态。在离线状态下设计出的行走步态能够满足平地无障碍稳定行走,但当机器人在不平坦地面,例如爬斜坡、上下阶梯时,该方法不能达到良好的稳定控制效果,很容易导致机器人因姿态不稳而摔倒。针对仿人机器人在爬楼环境中的步态规划及优化方法,主要包括生成离线步态、用DQN算法在线优化步态两部分,所做工作具体如下:首先,分析仿人机器人国内外研究现状及现有的爬楼步态规划方法,并介绍本文研究的主要内容及结构安排。其次,建立了基于D-H矩阵法则的机器人腿部坐标系,推导出其正运动学方程及逆运动学解,并对逆运动学的两种求解方法进行比较和分析。再次,将机器人腿部模型简化为七连杆模型,结合移动倒立摆模型与变长倒立摆模型,建立基于ZMP的移动变长倒立摆模型,通过对质心、前向、侧向分别进行步态规划,得出各关节离线步态参数。进而,将基于模型与智能算法的步态规划方法相结合,提出用DQN算法设计步态稳定控制器,对基于模型生成的离线步态进行在线优化。经过多次反复训练,得到最优步态数据。同时,以稳定性与能量效率作为优化目标,得出优化前后的对比分析。最后,使用动力学仿真软件Pro/E、ADAMS和MATLAB/Simulink仿真软件联合搭建仿人机器人下肢的虚拟仿真系统,对所提算法进行验证。同时,将最后优化后所得步态结果在物理样机平台上进行了实验。实验结果表明,该理论分析能够取得良好的控制效果,并有效改善了行走过程中的稳定性。