机器人技术代表了机电一体化的最高成就，是二十世纪人类最伟大的成果之一。机器人中的两足步行机器人虽然只有近四十年的历史，但是由于它独特的适应性和拟人性，成为了机器人领域的一个重要发展方向。近年来，外形跟人相似的人形机器人的研究更是发展迅速，也越来越具有人的特征。人形机器人模仿人类的行走方式，特别适合在人类的日常生活和工作中，与人友好协调地完成任务。双足步行，相较于其他移动方式，是支撑脚离散、交替地接触地面，可主动选择最佳支撑点，因而受环境的限制少，具有更好的适应性和更高的灵活性。这种优越性在非结构化环境里表现尤为突出，这也是人形机器人得以被大力研究的原因。然而，要使人形机器人真正能适应非结构化环境，在有障碍物的环境下行走，就不得不考虑机器人如何通过障碍，而不与障碍物发生碰撞。可以采取让机器人绕道而行的方式，避开障碍物，这涉及到路径规划的问题，已有许多人研究，本文不作讨论。本文主要分析讨论机器人如何采取跨越障碍物的方式，达到通过障碍的目的。本文分析了实验室已有人形机器人样机的结构，测量并记录了其各关节几何参数。根据运动学和动力学理论，建立了样机的数学模型。将机器人越障分为分步式越障和直接越障两种方式，并通过对机器人结构参数和障碍物环境的分析，分别讨论了机器人在两种越障方式下行走时的几何约束条件——无碰撞约束。根据对机器人行走稳定性的要求，分析讨论了机器人的稳定性约束，并阐述了静态稳定性及动态稳定性相关概念。论文重点讨论了人形机器人越障时的运动轨迹规划和关节转角的计算，对两种越障方式下的行走步态作了详细规划。首先根据机器人行走过程中存在的几何约束条件确定关键帧，然后采用三次样条函数对关键帧插值，得到机器人脚端和质心的运动轨迹，最后根据逆运动学方程计算出下肢各关节的运动轨迹。考虑到上、下肢运动的协调性，对上肢的运动作了简单的规划。论文对此步态规划方法进行了仿真，仿真结果表明这一方法是可行而且有效的。根据对机器人行走时的稳定性要求，介绍了基于ZMP稳定判据的遗传算法步态优化方法，用这种优化方法，能够得到使机器人保持动态稳定行走的运动轨迹。