模块化双足机器人在快速行走和越障过程中都有着无可比拟的优越性。根据运动学参数和动力学行为的要求,可以采用标准的连杆模块和关节模块快速装配成满足用户需求的机器人构型。它具有环境适应能力强、维护简单、可实现清洁生产、成本低廉、装配方便等优点。本文研究的模块化双足机器人采用德国工业自动化公司生产的PowerCube模块组装而成,腿部具有12个自由度,上身采用类人形质量块代替,不具备自由度。本文首先对模块化双足机器人的概况进行介绍,通过D-H表示法研究了机器人正运动学并求解出其运动变换矩阵,基于拉格朗日方程推导出机器人的动力学方程,为后期的运动仿真和动态平衡控制提供理论依据。在对F/T传感器仿真研究过程中,通过对传感器本体模型的合理简化,将测力模块简化成弹簧-阻尼-质量块系统,把测力矩模块简化成反力矩测试装置,进行数学建模分析。采用线性二次最优控制理论对传感器控制系统进行建模并在Matlab软件simulink模块中进行仿真。应用PID校正方法来校正控制器系统的响应特性,最后以二阶倒立摆和车作为控制输入,对传感器控制系统进行仿真验证。在对机器人动态平衡研究过程中,提出在单脚支撑期和双脚支撑期基于李群理论利用传感器检测信息实时检测机器人零力矩点(ZMP)的方法,并在实验研究中验证了检测方法的准确性。建立机器人参考坐标系,依据ZMP和质心(COM)约束条件,建立凸优化方程,利用matlab软件MOSEK工具箱进行凸优化编程运算,进而实现COM和ZMP循迹误差、髋关节、膝关节、踝关节关节轨迹规划研究,验证凸优化二阶锥优化算法的有效性和机器人动态平衡行走的可行性。