仿人双足机器人的研究是机器人研究领域的一个重点内容,其涉及到许多学科的内容。虽然仿人双足机器人能够帮助甚至代替人类完成许多危险或劳动强度大的工作,但是因为仿人双足机器人是一个高阶、复杂、非线性的系统,所以对其控制方法的研究仍存在许多的困难与挑战。本文针对一种新型仿人双足机器人项目需求,设计了一款仿人双足机器人原理样机,进行了步行控制方法的研究。首先,参考人类腿部结构,利用SolidWorks软件设计了一种10自由度的仿人双足机器人原理样机机械结构,并用ANSYS软件对关键零部件进行了静力学分析。在此基础上,进行了机器人控制系统器件的布局与布线方案设计。其次,建立了与机器人机械结构相对应的连杆模型,并确定了对应的关节坐标系。根据D-H法则推导出了机器人的正运动学模型,利用几何方法完成了机器人逆运动学建模与解算。再次,针对仿人双足机器人腿部质量所占比重较大的特点,提出了一种考虑腿部质量分布情况的改进型双连杆倒立摆模型,并基于该模型设计了相应的步态规划算法。利用所提步态算法规划出了机器人的行走姿态,并通过多项式插值方法计算得到了机器人各关节的运动轨迹。在V-REP环境中构建了仿人双足机器人模型,并与MATLAB软件进行了联合仿真,验证了步态规划算法的合理性和可行性。然后,在对仿人双足机器人控制系统需求进行深入分析后,完成了系统总体方案设计和关键部件的选型。采用模块化设计思想完成了微控制器最小系统电路、舵机控制模块接口电路、电源模块电路和传感器模块电路等的原理图设计与PCB图设计。分析了机器人控制系统软件需求,完成了系统软件总体架构设计以及各模块详细设计。最后,完成了仿人双足机器人步行控制算法相关实验。通过姿态实验测试了机器人各关节的响应特性以及各部位之间的干涉情况。基于本文所设计的步行控制算法,完成了仿人双足机器人在实际环境中的行走实验。实验结果表明本文所设计的步态算法是可行的。