本论文以法国Aldebaran Robotics公司研制的NAO机器人为背景，重点对机器人的语音系统、视觉系统以及运动学这三个方面进行了研究。　　机器人的语音系统主要包括语音识别和语音合成两部分。语音识别的实现采用的是微软的Speech SDK5.1提供的Application-Level Interfaces API进行设计开发。语音合成的实现采用的是微软的Speech SDK5.1提供的COM组件，文中给出了其具体实现过程。　　对于视觉系统重点研究了单目测距的两种方法，一种方法是根据被测点在摄像机坐标下的三维坐标求取被测点在世界坐标系中的坐标，通过坐标来求距离;另一种方法是简化的做法，通过近似的几何关系来求距离。论文利用清华大学图像处理实验室的人脸识别开发包来实现人脸识别。　　论文以二连杆模型为例进行了机器人正运动学的研究，研究了如何在已知各关节的关节角的情况下求取连杆的位姿;以NAO机器人的右腿为例进行了机器人逆运动学的研究，研究了如何根据机器人的躯干和足部的位姿求解各关节的角度。最后给出了求解逆运动学问题的两种方法:解析法和数值法。　　最后结合以上三方面的内容给出两个应用实例，一个是让机器人学习并识别一张人脸，识别成功后说“你好”，然后与人握手;另一个实例是使机器人识别一个红球并追踪红球，当接近红球时，说“我找到红球了”，然后用脚将红球踢走。这两个实例的成功运行表明论文的研究与设计是正确的、可行的。