仿人机器人对于复杂地形和恶劣的环境具有较强的适应能力,由于其具有类人的结构,能很好的适用人类生活环境。仿人机器人的本体结构为后续研究的基础,本文分析了国内外仿人机器人的发展现状,针对我国仿人机器人运动能力不足的问题,在腿部结构、步态规划等方面进行了研究。首先,分析了人体的骨架组成和关节原理,确定了仿人机器人的自由度和各个部位的尺寸。通过对仿人机器人的重心、刚度、惯量等方面的研究,验证了本文所提机械结构的优越性。针对常用驱动器的优缺点,合理选择并确定了驱动器。针对仿人机器人外界环境的不确定性因素,提出了一种可变刚度关节设计。其次,对仿人机器人腿部关重件进行了结构设计。研究了腿部各个关节的特点,针对髋关节的功能与要求,采用了模块化设计的思想,减小了关节的体积。针对膝关节的冲击影响,采用主动变刚度的设计思想,减小工作环境的不确定性。以腿部结构减重为目标,对大腿结构采用了拓扑优化的设计方法。采用有限元分析的方法,验证了大腿结构的可靠性。接着,根据仿人机器人本体结构的特点,推算并建立了二维倒立摆的数学模型。根据仿人机器人的行走特点对其步态进行了离线规划。通过ZMP方法,验证了步态的稳定性。最后,搭建了虚拟样机仿真平台,验证了机械结构和步态规划的合理性,得到了仿人机器人相关关节的力矩与速度变化的曲线,为驱动器的选型提供了依据。