仿人足球机器人是当前仿人形机器人技术研究的重要平台,涉及机器人学、人工智能、自动控制等多个领域,是人工智能领域最具挑战性的课题之一。运动学分析以及动作规划是仿人足球机器人研究的关键技术,是实现步行等基本动作的基础。本文主要进行了小型仿人足球机器人运动学分析及动作仿真实验的研究,成果成功应用于国际仿人机器人奥林匹克竞赛中。首先,对仿人足球机器人整体系统进行了研究,包括机械系统设计,主要介绍了腿部结构的设计;机器人控制系统;基于有限状态机的决策系统;机器人视觉系统以及图像分割技术;其次,对仿人足球机器人进行了正运动学方程推导,在对机器人几何机构和行走特点进行分析的基础上,加入了机构的约束条件,并讨论了这些约束条件的来源,进行了逆运动学变换,得到了逆运动学方程的反解应用,并用“滑移杆”化简方法进行了验证;然后,通过计算得到了关节角度数据,对行走、射门、起立等多个动作进行了设计,在ADAMS和PRO/E仿真软件中设定机器人的仿真程序,对这些基本动作进行了仿真,并应用一种基于被动行走的动力行走方法进行步态规划;最后,开发出动作编辑与控制软件以及机器人遥控操作系统,根据上文研究对行走等多个动作在软件中进行了仿真和动作演示,并进行了实验分析。