作为一种新颖的腿轮串联式移动机器人，双足溜冰机器人同时具有双足步行机器人和轮式机器人的运动特点，而作为一个多变量、强耦合、非线性、非完整和变结构的复杂动力学系统，又为机器人运动学、动力学、动态稳定性、步态规划以及控制理论的研究提供了广阔的天地。作者在参与研制国内第一台能够实现拟人轮滑溜冰运动的两足机器人样机的基础上，重点研究动力学建模和步态规划问题。本文以人体轮滑运动特征作为主线，探讨如下几方面的内容：　　 1.人体轮滑运动的实验分析　　 通过与人体步行和奔跑的运动特点进行对比，总结出人体轮滑运动不同于人体步行和奔跑运动的特点，即：人体轮滑时下肢带动脚掌侧蹬产生驱动力，地面对脚掌施加的作用力与身体前进方向有夹角，脚掌在地面的轨迹为连续轨迹；通过所设计的实验方案对人体轮滑的两个基本步态，即：“葫芦步”滑行和“单足支撑单足蹬地”滑行的运动特征进行实验研究，获得这两种步态的基本运动特征。该部分的研究为本文的后续研究提供重要仿生依据。　　 2.机器人样机设计和运动学分析　　 从人体轮滑运动原理出发，提出机器人实现轮滑运动的机构实现条件；参考双足步行机器人的研究成果，设计出每条腿布置6个自由度、脚掌布置4个从动滚轮的双足溜冰机器人样机；针对机器人运动中无固定“基座”以及不宜采用运动学解耦建模方法的难题，引入分别位于左、右脚掌中心和躯体中心的辅助参考坐标系，采用D-H法建立机器人3维运动学模型。　　 3.动力学分析　　 依据运动机理，机器人脚掌滚轮在其法向无滑动，从而为系统引入非完整约束，使得机器人成为非完整系统。针对机器人自由度较多的特点，建立机器人最少自由度数目的动力学简化模型，采用以约束嵌入方式的非完整系统Maggi方程建立并分析机器人动力学。　　 4.稳定性判据研究　　 在运动过程中，机器人不仅需要保证机器人不发生倾覆摔倒，还需要脚掌满足产生轮滑运动的运动学约束条件。根据脚掌滚轮与地面间的接触面上支反力的分布状态，引入地面支反力作用中心的概念，得到脚掌与地面保持接触的动态稳定性条件。根据脚掌滚轮与地面接触面上的切向力分布和摩擦原理，分3类情况推导出机器人脚掌分别处于支撑腿和摆动腿状态时，保证其运动约束条件所需要满足的动态稳定性条件；同时在机器人脚掌滚轮满足其运动约束条件下，讨论机器人稳定裕度。　　 5.步态规划　　 针对机器人自由度较多，步态规划困难的特点，提出采用仿生类比法，以模拟人体轮滑运动特征规划机器人躯干中心、左脚脚掌中心和右脚脚掌中心相对于参考坐标系的位姿，并对局部运动特征进行调整以满足机器人结构约束和动态稳定性约束条件，实现拟人轮滑运动的双足溜冰机器人参数化步态规划方法。　　 6.实验与分析　　 通过设计“上位机+无线串口+下位机”的控制系统，进行机器人“下蹲”、“左扭臀”和“右扭臀”等3个基本动作实验；同时，设计实验方案进行机器人“葫芦步”直线滑行实验，验证机器人运动原理、结构设计、动力学分析方法和步态规划方法可行性和正确性，间接验证了机器人运动学建模和动态稳定性判据的正确性；分析了实验误差来源，提出了减少误差的措施。