仿人机器人是当前极具挑战性的研究领域,仿人机器人由于其拟人的外表与结构,能够更方便地融入到人们的日常生活中,同时对非结构化环境具有较好的适应能力,不仅可以服务于民生科技领域,而且也是公共安全与灾难救援中不可替代的技术手段。由于液压伺服系统具有功率密度大、动态响应快等优点,目前广泛地应用于仿人机器人动力系统当中。液压系统本身具有较大的刚度,为了防止机器人与环境交互时冲击力对机器人本体造成的损伤,本文采用液压串联弹性驱动器(Series Elastics Actuator,SEA)作为机器人的关节驱动器,将弹性元件的被动柔顺特性与控制器的主动柔顺控制相结合,来保证机器人与环境交互时的安全性与可靠性,主要研究内容如下:首先,对液压SEA系统进行搭建。设计了一款模块化的SEA,分别对液压系统、传感器系统、主控系统的关键零部件进行选型,完成整个液压SEA系统的实物搭建。其次,对液压SEA的各项特性进行分析。将液压SEA模型简化为系统输入、动力源、弹性元件、控制器四个部分,并根据实际系统对每个部分的特性进行了分析。对SEA的四个关键性指标:闭环带宽、大量程力带宽、输出阻抗、抗冲击能力进行推导,并着重探讨了弹性元件刚度系数对液压SEA各项特性的影响。同时将SEA与无弹性元件的刚性驱动器进行对比,证明了SEA的能量放大特性,并给出了SEA中弹性元件刚度系数的选择策略。接着,构建了液压缸活塞杆伸长与缩回两个方向的位置控制模型,并仿真验证了系统的稳定性。在负载端固定的情况下,采用自适应性模糊PID控制,将非对称缸的力输出特性对称化;在负载端自由移动的情况下,将负载端的速度转化为电流进行前馈控制,使得力输出特性与负载端动态特性去耦合化。在此基础上讨论了基于液压SEA的关节变刚度控制器的设计。最后,在上述研究的基础上,搭建了实验平台,对液压SEA的各项特性与控制策略进行验证,为后续仿人机器人的样机开发提供数据支持。最后对全文做了总结并对未来研究方向做了展望。