随着技术的进步和社会经济的发展,机器人领域受到国内外学者越来越多的研究,并已在多个领域得到广泛应用;但对于仿人机器人的研究目前还存在不少关键问题亟待解决。考虑到传统机器人的电机和减速器的驱动方式使得整个机器人各个关节质量较大且机器人的运动刚性偏大。本文从仿生学的角度出发,用柔性绳索来代替肌肉及肌腱组织带动关节运动。绳索传动方式能够使末端关节呈现更好的柔顺性,还能吸收一定的末端冲击保护机构不受损伤;但绳索传动基于杠杆原理需要一定长度的动力臂。考虑到人体下肢的髋关节距离腰部太近,如果使用绳索传动不能实现一定长度的动力臂且达不到所需的关节力矩;如果髋关节使用传统电机驱动则能达到较大力矩的同时带来较小的末端关节质量。综上所述,本文侧重于采用绳索-齿轮混合传动方案的仿人机器人下肢的设计及相关研究。本课题的主要研究内容如下:首先对人体下肢运动机理进行分析,对相关的人体步行数据进行曲线函数拟合并设计误差函数就拟合度对其评价。然后介绍了混合传动的设计;提出了髋关节的齿轮传动方案和膝关节及踝关节的绳索传动方案并且对绳索的传动构型和张力控制进行介绍;并且对仿人下肢机器人的结构进行整体三维建模。其次基于行走时双腿交替摆动的过程将仿人下肢结构简化为四连杆机构,对其进行运动学和动力学分析并且在MATLAB和ADAMS中进行仿真验证。最后对髋关节采用的直流电机和减速器模块进行数学建模,在Simulink中进行仿真分析。对仿人下肢结构进行基于动力学模型的PD控制策略仿真并对结果进行分析;采用PID控制策略对基于导入的三维模型进行了 ADAMS和MATLAB的联合仿真,并将结果与基于动力学模型的仿真结果进行对比分析。得到了一种PID控制器能够在绳索拮抗驱动关节时有效的控制转动力矩及速度。