仿人机器人指具有人的形状、能够适应人类现有生产生活环境、可以使用人所用的工具进行劳动的一类机器人,其在医疗、军事、服务行业有着广泛的应用前景,是近年控制领域研究的热点。如何实现双足步行稳定是保证其“仿人”特性的基础。本课题以小型仿人机器人虚拟样机为对象,进行步态规划与步行控制两个方面的研究,主要做了以下工作：设计了机器人物理结构与几何参数,为其下肢配置符合行走条件的自由度。选用Pro/E软件对机器人连杆模块进行装配,随后导入ADAMS软件中,对模型添加相应的约束、驱动与摩擦力,搭建出一个小型仿人机器人虚拟样机模型。采用基于D-H矩阵法建立了仿人机器人正逆运动学模型,得到连杆姿态与关节角之间的关系；由Lagrange方程法建立了仿人机器人单足支撑期与双足支撑期的运动学模型,获得连杆运动与关节驱动力矩之间的关系。采用三点式规划法、使用三次样条插值函数对仿人机器人行走周期中的关键点进行插值,结合已求解出的运动学模型,推导出机器人前向与侧向随时间变化时各关节角度的轨迹函数,通过ZMP判据验证规划结果符合动态步行稳定性。利用ADAMS中的近似拟合曲线函数AKISPL,将规划出的轨迹曲线导入关节驱动中,动力学仿真实验表明此步态规划方法有效。在MATLAB/Simulink工具箱中建立PID控制系统,以规划出的机器人关节角度为控制目标进行联合仿真,实现机器人步行运动的在线控制与优化。数据结果显示机器人步行系统添加了PID控制器后,对关节角的变化达到了较好的跟踪效果。