仿人机器人由于其双足步行的运动形式,能够实现全方位的行走和适应多种复杂的地形,因此,近些年来,其在服务行业、医学行业、复杂地形探索、和危险营救等领域展现出极大的应用前景,韩国和美国等许多发达国家也争相对其进行研究。仿人机器人最基本的类人能力就是双足步行,稳定的双足动态行走也是实现其它类人动作的基础,如何完成稳定的双足步行一直是机器人领域的研究热点,具有重大的研究意义。本文以仿人机器人的离线步态规划和在线稳定控制展开研究,主要工作可归纳为以下几方面:1.针对线性耦合振荡器模型的部分参数仅能依靠手动测试,难以获得稳定行走参数的弊端,结合机器人在高速或强加速下容易出现前进轴向不稳定问题,为模型增加了质心偏移控制项,并提出了一种优化振荡器部分参数的算法来提高机器人在前进轴向的稳定性。将行走过程中前进轴向ZMP最不稳定点的稳定性和质心的震荡幅度组合起来作为优化目标、采用遗传算法作为求解工具、在不同速度输入下求取与之对应的部分最优参数。MATLAB数据仿真对比实验表明,在相同的速度输入时,本文算法规划的步态在前进轴向上具有更大的稳定裕度。2.通过离线规划出来的步态在无干扰的仿真环境下效果很好,但实际运行中扰动不可避免。当扰动引起俯仰角偏差时,容易使机器人前后震荡发散而摔倒。为此,本文首先分析了震荡形成原因,而后在姿态反馈的基础上,提出了一种动态调整支撑腿交换时间的方法抑制震荡,最后设计比例微分控制器来调整步幅和频率,最终减小或消除俯仰角偏差。3.在ROS(Robot Operating System)机器人操作系统的基础上,根据Nimbro机器人的具体模型,实现了基于线性耦合振荡器模型的步行控制框架,并搭建了数据仿真和可视化模型仿真平台。仿真平台无干扰环境下的对比实验数据进一步证明了本文步态优化算法能规划出稳定性更高的理想步态曲线;实体机器人干扰实验数据表明本文姿态反馈控制算法,能检测、响应并最终减小或消除俯仰角偏差。