相对于基于零力矩点轨迹规划的传统双足机器人而言,被动步行机器人以其结构与控制简单、能量利用率高等优点而引起广大学者的极大关注,它在长时间野外作业等领域具有广阔的应用前景,但目前其稳定性是制约其发展的一个重要因素,因此本课题将着重研究提高其稳定性的措施。本文首先建立在髋关节处引入弹簧及阻尼单元后的无膝关节和有膝关节被动步行机器人动力学模型。将一个步行周期分为摆动过程和碰撞过程,摆动过程采用Lagrange方程建立其动力学方程,碰撞过程采用动量矩守恒定理建立动力学方程。针对无膝关节被动步行机器人,分析了斜坡角度、足与髋关节质量之比、弹簧刚度及阻尼系数等各模型参数对局部稳定性及全局稳定性的影响。局部稳定性的各个影响参数的分析由对雅可比矩阵特征值模的最大值变化分析而得。全局稳定性的大小由吸引域大小来评定,本文采用庞加莱胞映射方法计算了吸引域的大小。全局稳定性的各影响参数的分析由对吸引域大小变化分析而得,并通过仿真软件ADAMS中进行验证。在仿真软件ADAMS中分别建立无膝关节及有膝关节被动步行机器人的虚拟样机,并验证动力学模型的正确性。针对无膝关节被动步行机器人,仿真验证各模型参数对稳态步行的周期、支撑腿初始角度及线速度等运动参数的影响。采用统计分析的方法实验分析质心位置及弹簧刚度对机器人步行稳定性的影响。实验结果验证理论及仿真的正确性。