仿人机器人汇集了机械、电子、通信、计算机等多学科的尖端技术,是最具代表性的先进智能机器人,其技术是当今机器人领域的研究前沿和热点方向之一。稳定快速步行是仿人机器人区别于其它机器人的主要标志,也是其实现基本操作功能的基础。本文主要进行仿人机器人控制系统与步行稳定性的研究。首先介绍了仿人机器人的本体结构,并讨论了自由度的分配和机械结构参数;然后从实时性、稳定性、可扩展性等方面分析了控制系统的需求,提出了适合仿人机器人的分布式控制结构。整个系统分为三部分:主控层、通信层和执行层;我们重点分析了底层运动控制器的要求与作用,提出了基于DSP芯片TMS320F2812和CPLD模块的设计方法,实现了DSP的最小系统的电路设计,为后期添加各个功能模块奠定了基础。其次,我们从影响机器人动态步行稳定性的要素出发,提出了基于ZMP姿态判据的稳定控制方法,讨论了步行稳定性的条件,推导了期望ZMP坐标的计算公式;接着,利用安装在脚部的六维力/力矩传感器检测地面力、力矩信息,进行稳定性分析,推导了仿人机器人的实际ZMP坐标计算公式,为机器人在线步态调整提供了依据。最后,根据仿人机器人步行稳定性的分析,我们知道当ZMP越靠近支撑域的中心,机器人的动态稳定性越好,当ZMP与支撑域中心重合,机器人步行稳定裕度最大,抗颠覆能力最强。因此,针对影响机器人ZMP位置最大的踝关节,我们结合模糊理论的智能控制方法,提出了二维模糊踝关节控制器,并采用MATLAB的模糊推理系统进行仿真,验证了模糊控制系统的有效性。