双足机器人是近年来智能控制领域的热点研究方向之一,它集机械技术、电子技术、控制工程、仿生学、人工智能、材料学等学科为一体,反映了一个国家智能化和自动化水平,是国家前沿科技力量的重要标志。稳定行走是双足机器人其它拓展功能的重要基础,所以步态规划是其研究关键。针对双足机器人步行不稳定、易倾倒的问题,本文结合三次样条插值法对其进行步态规划,并采用PSO算法完成步态优化,所做具体工作如下:首先,介绍双足机器人的研究背景和意义,分析国内外双足机器人的研究现状,并给出本文具体章节内容和结构安排。其次,以人体结构为模型设计本文所研究的双足机器人尺寸,采用D-H矩阵法建立数学模型,分配各关节自由度,推导出正运动学方程,将机器人模型分为前向和侧向两个方面分别对其进行逆运动学求解。再次,确定基于ZMP稳定判据的步态规划方法,分析双足机器人周期步行的整体步行过程,并以前文的前向模型和侧面模型为基础,结合三次样条插值法对双足机器人分别进行前向和侧向步态规划,利用Matlab对各关节轨迹和ZMP轨迹进行仿真,并对规划ZMP轨迹和理想ZMP轨迹进行对比分析。然后,验证髋关节中心位置对稳定裕度的影响,提出基于PSO算法的步态优化方法,将机器人步行过程分为单足支撑期和双足支撑期,以稳定裕度为参数构造目标函数,结合PSO算法步态优化流程,对髋关节处两个可调参数进行优化仿真,得到最优解。最后,使用建模软件Pro/E和虚拟样机仿真软件Adams对双足机器人进行三维建模,并搭建其下肢虚拟仿真结构,初步对PSO优化算法有效性进行验证。同时将优化结果应用在物理样机上,实验结果表明本文步态规划和算法优化能够取得较好的步行稳定控制效果,有效提高了机器人步行的稳定性。