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双足机器人由于其灵活的移动方式以及优秀的环境适应能力,在医疗保健、安防监控、家居服务、影视娱乐等方面具有广阔的应用前景,也推动了多学科交叉的发展,因而双足机器人的研究也成了国内外学者们近年来的研究热点。双足机器人的研究主要包括动力学建模、步态规划以及稳定性控制等。其中,双足机器人的步态规划直接关系到步态的稳定性以及能效等重要指标。目前,大多数步态规划仍局限于循环的单一步态,且不同步态之间尚缺乏有效的平滑衔接,难以发挥其灵活性和适应性能力。为此,本文提出了一种能够支持在线步态切换的步态规划方法,并通过仿真和实验两方面验证了在线步态切换的可行性,主要研究内容如下:1.针对实验样机建立了双足机器人的十一连杆模型,基于D-H法对双足机器人各关节关系进行了描述,采用拟解耦的运动学模型进行了正、逆运动学求解,为双足机器人的步态规划、步态切换和稳定性控制奠定了基础;2.提出了基于函数拟合关节转动轨迹的快速步态规划方法,通过几何分析和对冗余自由度约束的添加,建立了步行参数和其他几个关键参数之间的关系,通过简谐函数拟合各关节的转动轨迹,进一步完成含不同步长或不同步行周期之间切换功能的步态规划;3.针对具有步态切换功能的步态规划,提出了基于参数优化的稳定性控制方法,对单质点模型和多质点模型进行了稳定性分析,讨论了躯干位姿对稳定性的影响,基于ZMP稳定性判据建立了稳定裕度和稳定性控制参数之间的关系,并采用模式搜索法优化步态规划的关键参数以达到最大稳定裕度,提高稳定行走能力;4.采用ADAMS仿真和实验相结合的方式对在线步长切换和在线步行周期切换进行仿真和行走实验,验证了本文所提出的在线步态切换方法的可行性。