双足机器人的步态控制研究一直是智能控制的热门领域,又由于双足机器人的高自由度、高耦合的特点,成为智能控制领域的难点问题之一。对于双足机器人的研究是一个结合机械制造技术、自动化智能控制技术、信息电子技术、软件控制技术等多种学科,多种技术的融合课题。针对双足机器人斜坡行走以及上台阶等非水平情境下稳定性较差的问题,本文采用NAO双足机器人作为实验平台,在控制算法上提出应用光滑函数拟合的思想,区别于三次样条插值,避免了速度和加速度的突变,保证了双足机器人活动的平稳性,并完成了上台阶步态的仿真实验。本文致力于完成了以下工作:首先,进行基于变长倒立摆模型的建模研究。结合NAO机器人的固有参数,将下肢的大腿、小腿、双脚和髋躯干等效为七连杆模型,依照上台阶步态质心和关节角变化特点,建立变长倒立摆模型以达到物理过程等效、简便计算的目的。然后,针对应用三次样条插值算法引起加速度突变的问题,本文提出采用光滑函数拟合的方法。本方法是对踝关节轨迹进行规划,并结合运动学和逆运动学原理,求解得到上台阶过程中下肢的各个关节角序列。再次,对NAO机器人行走的ZMP稳定性进行验证。分别通过实验阐释本课题选用光滑函数拟合与三次样条插值算法对踝关节进行规划在运动稳定性上的差异,光滑函数你和方法提高了ZMP的稳定裕度与行走的稳定性。最后,搭建NAO深层开发环境,完成NAO连续上台阶步态实验。本文应用Matlab、VS2010、Cmake编译器、Webots PRO以及Choregraphe等相关软件,搭建了双足机器人的深层开发环境,利用NAO的控制台程序完成模拟机和样机的步态控制与实现。