步态规划是当前影响仿人机器人技术进步的重要课题之一,是成功和有效的实现双足稳定步行的理论基础和关键技术。在论文中,作者从仿人机器人系统的力学特性出发,对仿人机器人的步态规划进行了深入的研究,提出具有普遍适用性的规划算法及其实现方法,并应用于典型机器人样机,在多种步行实验中取得了成功。本论文的主要研究成果如下:⑴研究仿人机器人运动学和动力学特性,建立可用于描述相同自由度配置仿人机器人的运动学和动力学计算模型,定量分析仿人机器人在步行过程中的稳定性,并计算仿人机器人在每个时刻下各关节的驱动力矩。⑵分析传统的步态规划算法,提出一种基于行走姿态的变时间间隔插值优化的步态规划算法,根据不同的步态参数,规划出多种静态行走步态并进行仿真验证。⑶利用关节转动对仿人机器人稳定性的影响,创造性的构造出一种基于主支撑腿关节角加速度优化的快速动态步态规划算法,规划出多种动态行走步态并进行仿真验证。⑷针对仿人机器人样机的控制特性,基于步态规划算法,提出根据机器人传感器信息离线补偿步态规划实现误差的技术方法,并结合清华THBIP-I样机行走实验研究,成功实现了机器人稳定的平地步行和上下台阶等双足移动,验证了理论规划算法及其实现技术的有效性。