双足仿人机器人具有人的外形和功能，更适合在为人类设计的环境中进行服务，是未来家用机器人、医疗机器人、军用机器人、太空机器人甚至工业机器人等机器人技术的前瞻性领域，已成为智能机器人研究领域中最热门的课题之一。另一方面，双足仿人机器人关节众多，是最为复杂、难度最大的机电系统，是展示一个国家综合技术力量的标志之一。因此，本文探讨从双足仿人机器人本体开发到动态步行控制技术等一系列研究问题，希望能为更好的理解仿人机器人系统，并把它从研究平台推向实际应用做出努力。　　 实用的仿人机器人需要像人那样具有多样性的移动能力，包括前进、后退、转弯、侧行、上下楼梯等，以及不同的步幅、步速、抬脚高度等参数的各种步态。实用的仿人机器人还需要能够在各种未知的复杂地面上保持稳定的能力，这样的地面包括软硬地面、凹凸不平的地面、上下斜坡等地面情况，当然在受到外界扰动时机器人也要能够保持平衡。实用的机器人还必须像人那样具有较高的步行效率以满足执行任务的要求。针对上述问题，本文进行了系统的理论和实验研究，主要贡献包括：　　 1．提出了被动倒立摆模型来进行双足步态生成，该模型基于对被动动态步行机器人的能量消耗分析，以充分利用机器人本体的动力学特性。仿真分析表明，基于该模型所生成的双足步态具有较高的能量效率。　　 2．为了提高系统对地面不平和外界干扰的适应能力，提出了双足步态稳定控制算法。步态控制算法由上身姿态控制、期望ZMP(Zero MomentPoint)控制和非线性落地控制等三种结构上相互耦合的控制器组成，利用传感器信息实时判断步态性能并修正双腿的所有关节，使机器人快速的适应地面的不平整以及外界的干扰力。　　 3．按照实际样机参数构建了虚拟样机仿真平台，解决了双足机器人结构复杂难以构建动力学模型的问题，利用仿真为双足机器人控制系统的设计提供依据。利用ProE和ADAMS软件按照实际样机的各部分结构和参数所建立的虚拟样机，最终实现与由MATLAB开发的控制系统的联合仿真。仿真平台的构建为双足机器人物理样机的系统设计提供了依据。　　 4．研制出双足机器人物理样机SHR，并在SHR上进行了双足动态步行的实验研究。包括：物理样机被动倒立摆模型参数的确定方法；利用所提出的被动倒立摆模型的步态规划方法，进行了各种已知地面条件下的步行实验研究；在各种不平整地面上进行了在线步态控制的步行实验研究。物理样机SHR上的各种步行实验研究进一步验证了步态规划算法和步态稳定控制算法的有效性。