本文对双足竞步机器人机械结构、控制系统进行设计并对其步态规划进行研究,成果成功应用于全国机器人大赛双足竞步机器人项目竞赛中。首先,对双足竞步机器人的自由度进行配置;根据自由度的配置把机器人的机械结构分为脚部、膝部、胯部、躯干部四个模块,对其进行模块化设计与制造;利用UG NX软件进行实体建模,生成各个模块的钣金展开图;对各个模块进行加工和装配,得到双足竞步机器人实体。其次,在分析舵机控制原理的基础上,提出了PWM信号生成方法合理性评价四原则,实现了对各种生成PWM信号的方法全面而又具体的评价;首次提出了利用分时成组原理进行PWM信号生成的方法,生成的PWM信号不仅具有较好的输出同步性、周期可适应性和良好的占空比可调性,而且具有较强的信号输出能力。然后,根据分时成组原理,利用C8051F040单片机作为主控芯片,在Protel DXP软件中进行了控制系统电路原理图和PCB板图的绘制;利用Keil uVision2软件实现了控制程序的编写。最后,利用Denavit—Hartenberg规则对双足竞步机器人进行运动学建模;在运动学模型的基础上利用齐次变换矩阵进行了运动学方程的建立;根据步态规划的相关参数,利用Matlab软件求解并仿真出各关节自由度的轨迹曲线;采用离线规划——在线调整方式对双足竞步机器人的关节运动轨迹进行修正,得到平滑而稳定的步态轨迹。