双足机器人的研究已经经历了一个较长的发展过程,技术也日益成熟。目前一个新的研究趋势就是更加关注人体运动与双足机器人的结合,使得双足机器人的运动能够更加接近真实的人体运动。通过仿人双足机器人来进行正常步态实验、病理步态分析实验、跌倒与防摔倒实验、下肢机电产品检测与开发等,将具有十分重要的研究意义与价值。本课题基于人体下肢运动学与动力学分析,设计并搭建了一个仿人双足机器人,提出了创新的结构设计方案,完成了机器人的整体结构设计,并搭建了机器人样机开展了基础的实验研究。本文的仿人双足机器人各项参数设计与人体下肢参数相近,通过人体下肢惯性参数研究确定了机器人下肢的各项设计参数。同时结合专业软件进行了一个步态行走周期过程中髋关节与膝关节的运动学与动力学分析,确定了髋关节和膝关节的关节输出力矩、关节运动角度、角速度等参数,为仿人双足机器人的结构设计和硬件选型提供了标准。在人体下肢运动学与动力学分析的基础上,确定了仿人双足机器人结构设计标准,完成了结合二自由度并联机构的大力矩髋关节和可变阻尼轻量化大力矩膝关节的设计。相较于已有研究,本文的仿人双足机器人髋关节具有大力矩输出特性、二自由度运动灵活、结构紧凑等优势。机器人的膝关节设计充分利用了大腿空间,具有轻量化、结构紧凑、阻尼可变、大力矩输出等优势。本文完成了仿人双足机器人的整体结构设计和主要结构强度校核,并搭建了仿人双足机器人样机。最后,进行了仿人双足机器人控制系统设计、运动学与动力学建模分析以及平衡行走控制策略研究,并完成了硬件选型和实验平台搭建,对该机器人样机开展了基础的实验研究,实现了机器人二自由度髋关节和单自由度膝关节的运动控制,验证了仿人双足机器人结构设计的合理性和控制系统搭建的可行性,为后续实现仿人双足机器人的平衡控制和更为复杂的步态运动奠定了基础。