被动动力行走是双足拟人机器人领域新的研究分支。被动行走器能够充分利用本身的动力学特点，仅在重力的作用下就可以实现斜坡上的自主行走。在此基础上研制的半被动行走机器人，与完全主动式机器人相比拥有步态逼真、能量利用率高的优点。本文首先介绍了双足拟人机器人技术与研究被动动力行走的意义，总结了国内外主要的研究进展，并着重介绍了相关研究小组开展的实验研究。分析了本课题的研究需求，即在行走样机的基础上，搭建实验测试系统，进行被动行走器的运动学和动力学特性测量实验，并建立仿真模型，模拟实验的环境与参数，进行仿真研究并与实验结果进行对照分析。本文接下来对直腿双足被动行走器的模型进行了描述和分析，给出了研究中感兴趣的待测参数与测点，针对每个待测参数提出了相应的测量方案，并选定了传感器的型号。测试系统总体上采用基于计算机的测试系统，采用虚拟仪器软件LabView和多用途数据采集（DAQ）设备。针对传感器的不同输出设计了相应的采样任务，针对各个测点建立了测量通道，最终完成了测试程序编写。系统搭建完成后进行了系统的调试与验证，对各个传感器的效果进行了验证，对部分传感器进行了灵敏度的标定。开展了行走实验，得到的数据能够清晰地反映被动行走中的力学现象。在实验研究的同时，采用MD/Adams仿真建立了与实验环境相对应的仿真环境，将用于加工样机的CAD模型直接导入成为CAE模型，开展了被动行走的仿真研究，仿真结果与实验测试结果有着良好的可比性，同样可以揭示被动行走中的动力学现象。在上述所有工作的基础上，设计了新的带膝关节构型的被动行走器人，并建立了初步的仿真验证模型，实现了虚拟样机在斜坡上的被动行走。对样机方案行走了详细的结构设计，既在直腿样机的基础上进行的优化与修改，同时又为移植现有测试系统留下了机械接口，从而能够拓展课题研究的广度和深度。