相比于轮式或履带式机器人,腿式机器人具有更优秀的移动能力和地形适应能力。腿式机器人在野外调研和地震勘探等特种作业中,具有很高的实用价值,日益成为机器人领域的研究热点。在复杂地形环境下,腿式机器人与地面接触发生碰撞,冲击力会影响其运动稳定性,甚至损坏其内部结构。人体下肢的柔顺性,使其在运动过程中表现出优异的着地缓冲特性,为此,通过仿生研究实现腿式机器人柔顺性,对于提高其移动能力非常重要。本文通过系列实验,分析人体下肢关节的运动学和动力学特性。基于分析结果,将人体下肢结构特性映射到单腿机器人上,开展着地任务下机器人着地缓冲策略的仿生研究,提高机器人的适应性和稳定性。研究工作主要包含以下方面:（1）人体着地冲击力检测与分析。设计人体着地缓冲实验方案,包括不同高度、不同着地策略下的垂直着地。采集着地过程中的地面冲击力,以及人体下肢关节运动学和动力学实验数据。探讨着地过程中人体下肢的着地缓冲机理,为仿人单腿机器人的着地缓冲策略提供参考。（2）被动柔顺策略研究。基于前述实验结果,确立基于被动柔顺的单腿机器人设计方案。基于变结构式机构和弹簧-凸轮机构,设计了一种被动柔顺关节。在零件簧片小变形条件下,建立关节力学模型并分析其变刚度特性。在物理和仿真环境中,搭建实验样机以及单腿机器人,验证该柔性关节是否让单腿机器人具有柔顺特性,研究在不同结构参数下单腿机器人的着地缓冲性能变化。（3）主动柔顺策略研究。基于前述实验结果,确立基于主动柔顺的单腿机器人设计方案。设计了一种带有电机驱动关节单腿机器人。建立了该机器人运动学和动力学模型,提出了单腿虚拟模型控制策略,并实现了对应的控制算法。在仿真环境中,搭建单腿机器人进行了垂直着地仿真验证。基于搭建的测试平台,研究在不同控制参数下单腿机器人样机的着地缓冲性能。研究发现,基于被动柔顺的单腿机器人,能够通过调节簧片的有效作用长度来调节膝关节刚度。当膝关节刚度较低或者呈现负刚度特性时,能够有效降低地面冲击力;基于主动柔顺的单腿机器人,通过改变控制参数来改变腿部等效刚度。当机器人腿部等效刚度较低时,可起到缓解地面冲击力的作用。