随着现代科技的发展,机器人技术已经广泛应用于现代生产、国民经济和人民生活之中。在各种形式的机器人当中,仿人机器人是系统结构最复杂、集成度最高的一类机器人,代表了机器人的尖端技术,是机器人研究领域的前沿,开展仿人机器人的研究具有非常重要的意义。本课题完成了自由式滑雪机器人模型的建立,进行了运动学与动力学分析研究、轨迹规划研究,运用虚拟样机技术对自由式滑雪机器人在助滑阶段进行运动仿真,旨在为体育事业做出贡献。本课题主要工作如下：一是根据自由式滑雪运动员身体结构的特征与人体骨骼和肌肉的运动机理分析,采用模块化、仿生学、实验法、有限元法的设计方法,开展自由式滑雪机器人的本体机械结构设计。针对各个关节和部位的功能要求,给出了包括下肢、躯干、上肢、头的设计思路和实现方法。二是以自由式滑雪机器人CAD模型为实验平台,对自由式滑雪机器人进行运动学分析,完成自由式滑雪机器人正运动学方程和逆运动学方程的推导。在运动学建模的基础上,对自由式滑雪机器人进行动力学分析,建立了自由式滑雪机器人的雅可比矩阵,应用Lagrange方法完成了自由式滑雪机器人动力学模型。三是根据自由式滑雪机器人现有的实验数据和机械结构的设计特点,采用基于仿生学的步态规划方法对自由式滑雪机器人进行运动规划,利用三次样条插值算法完成自由式滑雪机器人髋、膝、肩、肘关节轨迹规划,并选择ZMP稳定性判据作为自由式滑雪机器人稳定运动的依据。四是在ADAMS中,建立自由式滑雪机器人虚拟样机模型,将机器人各关节轨迹规划参数化生成STEP函数,并添加到虚拟样机中自由式滑雪机器人相应的各关节上,从而实现自由式滑雪机器人的运动仿真实验,从而验证基于仿生学步态规划的稳定性和可行性。