足式機器人的運動具有足與地面非連續(xù)接觸的特點，這使得它對不平路面環(huán)境的適應性較強，可以應用在探險救災等危險的任務中。與四足及六足機器人相比，雙足機器人足部與地面的接觸支撐面積較小，使其具有更高的靈活性和環(huán)境適應性，但這也是雙足機器人容易跌倒的主要原因之一。本文以液壓雙足機器人步態(tài)規(guī)劃及柔順控制為目標，進行以下研究。

　　介紹平面液壓雙足機器人的機械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)，分析雙足機器人的運動特點；建立雙足機器人單腿的正運動學和逆運動學模型，并根據(jù)雙腿的特點將運動學模型解耦；分析各關節(jié)處的連桿驅(qū)動機構(gòu)，推導并擬合出了各關節(jié)角度和對應液壓缸伸長量的關系。

　　研究基于線性倒立擺模型的雙足機器人動步態(tài)規(guī)劃方法。通過建立機器人簡化的動力學模型，得到質(zhì)心運動軌跡的表達式；分析雙足機器人行走時步長、質(zhì)心高度以及質(zhì)心初始速度對運動軌跡的影響；在軌跡規(guī)劃中引入了移動ZMP理論及雙足支撐階段，完成了機器人起步、中步及止步階段完整的動態(tài)步行運動軌跡的規(guī)劃。

　　研究雙足機器人的阻抗控制策略。介紹了兩種常用的阻抗控制策略；分別建立并分析了液壓雙足機器人單關節(jié)及單腿基于位置的阻抗控制模型；推導了液壓雙足機器人阻抗控制的實現(xiàn)過程；考慮到雙足機器人的作業(yè)環(huán)境比較復雜，推導了在缺失足端力傳感器的條件下實現(xiàn)雙足機器人阻抗控制的方法。

　　在Adams中建立與實際機器人相同尺寸及動力學參數(shù)的仿真模型，對機器人起步、中步及止步階段進行完整的運動仿真。搭建平面液壓雙足機器人步行實驗平臺，分別進行單關節(jié)和單腿的位置伺服阻抗控制行走實驗。實驗結(jié)果驗證步態(tài)規(guī)劃應用在實際機器人中的合理性，并驗證了基于位置伺服的阻抗控制算法能減小機器人行走過程中與地面的沖擊力，增加了雙足機器人足部的柔順性。