人形机器人的研究现已成为机器人研究热点之一,相比于其他类型的机器人,其不同之处在于具有人类步行的特点和灵活性。同时这一稳定的类人步行方式也是人形机器人基本的特征,而实现稳定的类人步行方式的关键和基础就在于步态规划。NAO机器人是一个典型的人形机器人,本文以NAO机器人为对象,对其步态进行研究,主要的研究内容如下:第一,分析了NAO机器人的结构并对其各个关节做了简化处理,采用Denavit-Hartenberg法构建了NAO机器人的连杆模型和各个关节自由度的局部坐标系,基于构建的连杆模型推导出了NAO机器人的正运动学和逆运动学模型。第二,根据NAO机器人的步态要求,以零力矩点(ZMP)作为判断步态行走是否稳定的依据,采用三步规划的方法来规划机器人的步态,通过多项式插值计算出摆动腿踝关节和髋关节的步行轨迹,然后再推导出NAO机器人各关节矢量的步行轨迹的函数表达式,实现了步态的参数化表示。第三,通过遗传算法把能耗、行走速度、稳定性作为目标函数和基础对步行参数进行优化,求得一组Pareto最优解。第四,将Pro/E中建立的NAO机器人下肢的简化模型导入到ADAMS软件中,根据规划得到的各关节的轨迹,完成机器人步行运动仿真。由仿真动态图以及各关节矢量的仿真轨迹图和理论轨迹图的对比,验证步态规划的有效性。