人形机器人的研究始于上世纪六十年代末,虽然只有四十年的历史,但是研究工作发展迅速。人形机器人是少有的高阶、非线性、多自由度、不稳定系统,是控制理论研究与实践的理想平台。人形机器人运动控制研究吸引了众多国内外学者,已经成为了机器人领域的一个重要发展方向。本文主要研究人形机器人的运动控制。在算法研究方面,搭建了机器人仿真平台,进行了动力学、运动学分析与控制算法研究。在控制系统方面,通过运动控制器、CAN卡、电机驱动器组建了人形机器人控制系统,实现了电机的速度控制、位置控制或转矩控制。具体内容包括以下几个方面:1.为了更好的进行运动控制算法的研究,基于LabVIEW建立了人形机器人仿真平台。首先,对人形机器人结构进行分块处理,在仿真平台中创建对应模型。其次,根据真实机器人物理参数,对人形机器人物理模型进行仿真参数设定,并导入视觉模型,添加运动关节,设置关节运=动特性。最后,对人形机器人仿真环境进行设定,并生成配置文件。2.对机器人进行数学建模。根据D-H法进行了正运动学研究,正运动学用于已知关节角求解机器人位姿。逆运动学的研究使用了三角函数,逆运动学用于已知机器人的位姿反解关节角。之后,还利用拉格朗日法进行了动力学研究,动力学可以在已知机器人运动轨迹的情况下求解各个关节的转矩。3.根据倒立摆理论,从节省能量角度优化机器人运动轨迹。基于零力矩点理论对机器人行走稳定性判断。采用倒立摆理论和零力矩点理论相结合的方法,对三次样条插值生成的步态轨迹进行了能耗与稳定性优化,并将生成的关节位置轨迹转化为关节角度轨迹,在仿真平台上实现了人形机器人稳定行走。4.使用运动控制器、CAN卡、电机控制器与电机组建了机器人控制系统,通过CAN总线通讯协议,实现了电机的速度、位置、转矩三种控制方式。