本课题的主要任务是研究仿人形双足直立行走机器人的控制,核心是双足直立行走机器人步态规划算法和步态控制算法。在国内外机器人研究的理论基础上进行总结创新,本文主要工作和成果如下:通过引入李群和旋量理论,建立了机器人腿部机构的指数积正运动学模型,结合正运动学模型的指数积公式,提出了一种分步求解关节角度的方法,其中膝关节和踝关节处的三个角度直接通过几何法求解,髋关节处的三个角度用矩阵法。利用同样的方法,建立机器人手臂以及头部并联机构的运动学模型。通过研究三维倒立摆的数学模型,得到了三维倒立摆运动规律简洁的参数化表达方法,即双曲函数表示法。同时研究了机器人前进方向,基于双曲正弦的运动规律和左右方向基于双曲余弦的运动规律,提出了一种步态落点预测控制算法。针对机器人起步、停步以及迈步的轨迹规划研究,提出了限幅最速微分跟踪器和最速运动规划算法,利用这两种算法进行轨迹规划,轨迹平滑全程无速度突变、无冲击,同时能够到达任意目标位置并获得目标速度。为有效控制腿部振动,采用了一种带模型参数的自抗扰算法,改进自抗扰算法中的扩展观测器,有效解决利用不同类型的物理反馈信号,观测角度、角速度信号的难题,实际实验中大大提高了系统的稳定性和鲁棒性。利用机器人姿态角度偏差,通过PI控制机器人姿态角度,实现机器人在倾斜面上平衡控制。为了提高姿态角度的解算精度,提出了一种新的互补滤波融合方法,不仅利用重力加速方向作为参考,而且充分利用了重力加速度大小,减少加速度对角度解算的影响。最后,完成机器人步态规划以及机器人控制实物实验,编写了Labview和Matlab的调试上位机用于实物实验之前的程序调试。通过实物实验验证了运动学模型、步态规划算法以及机器人控制算法的有效性和正确性。