双足机器人是机器人研究领域最前沿的问题之一，它是集机械、电子、计算机、仿生学、多传感器融合技术及人工智能等多门学科于一体。双足行走方式具有最高的灵活性，特别适合于日常环境中与人类协作完成各种任务，在危险环境作业领域内具有广阔的应用潜力。因此研究双足机器人具有重要的学术价值和重要的实际意思。实现双足的拟人稳定行走是双足机器人的重要目标之一。从仿生角度出发，实现稳定拟人运动步态行走具有重要意义，在此主要研究双足机器人仿生机构设计和机构运动仿真分析。 分析国内外双足机器人研究领域内的机械结构，驱动方式，自由度分配，功能特性，结合对人的腿部关节及肌肉运动的生理分析，模拟人类关节结构和肌肉运动形式，设计了二自由度的空间并联机构和单自由度的平面连杆机构，并用于双足机器人仿生关节设计，同时建立了这两种机构的数学模型，求解这机构运动学正解和逆解，以及分析关节输入输出的静力学关系。采用Denavit-Hartenberg规则设定双足机器人各个杆件参数及关节转角变量，建立关节坐标系，得到双足机器人的运动学方程。考虑机器人的稳定行走的条件，给出了重心点(COG)和零力矩点(ZMP)计算式，分析双足机构的稳定性原理，在前向运动平面内建立七杆机构模型，得到七杆机构的拉格朗日动力学方程表达式，为机构设计及步态规划奠定基础。基于双足机器人步行运动的设计要求，结合人的步态形式，规划了双足机器人拟人运动步态，设计了在前向平面内的拟人运动步态图。对步态图中关键姿态的关节转角进行数据采集，采用样条插值和多项式拟合的方法，得到单腿支撑相内的各个关节在关节转动空间内的轨迹表达式，通过Matlab/Simulink软件建立机构仿真模型，对所设计的步态进行运动仿真，得到一组拟人步态。基于ZMP稳定性判据，该运动步态符合稳定性要求。介绍了双足机器人单腿实验样机，对所设计的二自由度空间并联机构和单自由度平面连杆机构的关节运动进行实验分析，满足关节设计要求，为双足拟人步态的实现奠定基础。