本文为23自由度电机驱动型双足步行机器人设计了柔性踝关节,并设计其关节运动控制器。首先,对机器人模型进行介绍,阐述实验室主要研究的步行思想:两点式步行理论。介绍机器人机械结构参数,并根据结构特性将机器人控制系统分为三大类,在各类控制系统内部建立基于模型的关节位置控制。其次,根据机器人步行与站立平衡需求设计柔性踝关节控制算法,包括位置控制与力控制策略。横滚位置控制依据奇异摄动理论设计快慢双维控制器,并将其与一维PID控制器进行比较,体现了其优越性。横滚力控制主要设计摩擦力辨识方法进行前馈补偿。俯仰位置控制采用高增益PID控制器,在位置控制稳定有效的基础上设计了基于导纳模型的俯仰力、位切换的控制策略。然后,介绍机器人关节控制器软硬件设计过程,硬件系统包括传感器安装、传感器采集板、小腿部位驱动母板设计。软件设计了基于Ether Cat建立的主、从站通信程序,基于CAN通信建立从站与传感器采集板和驱动母板控制程序,基于SPI通信总线连接姿态传感器与传感器采集板的通信程序。利用MATLAB Simulink建立机器人控制算法模型,并定义输入输出接口,将算法生成嵌入式代码。最后,搭建实验环境,将以上软硬件应用于机器人实体,将程序中的角度定义与机器人角度定义进行匹配。设计力传感器标定实验,在通信验证试验、传感器验证实验成功的基础上设计踝关节力控制、位置控制实验,通过调整控制参数使得系统调整时间以及稳态误差满足控制要求。之后设计机器人站立平衡实验,最终证明了机器人各通信系统协调运行且设计算法有效可靠。