与传统机器人相比,双足机器人能够适应更恶劣的非结构化环境,一直都是机器人领域的研究热点。双足机器人的控制系统作为机器人的“大脑”,是其重要组成部分。针对双足机器人行走过程中对数据获取的实时性和稳定性要求,本文设计了一种分布式控制系统,并设计了检测步行状态的步态检测算法。本文的主要工作如下:首先,确定双足机器人控制系统的总体架构,设计了一种分布式、采用三层架构的控制系统,即:底层驱动层、数据处理层、任务规划层。在底层驱动层采用Ether CAT总线进行数据采集。在数据处理层采用RS232串口,完成对惯性数据的获取。在任务规划层,为了实现远程无线通讯,通过UDP协议、以无线WIFI的形式与数据处理层进行数据传输。在上位机中实现了运动数据可视化,能够直观地监控双足机器人的运动数据。其次,提出了基于四元数法和欧拉角法的大地坐标计算方法。对传感器数据进行预处理,为得到大地坐标系下的惯性数据,采用欧拉角法对坐标系进行变换;利用卡尔曼滤波对传感器数据进行降噪;使用四元数法来表示姿态变换;通过求解四元数微分方程,并对姿态角度进行更新,得到了双足机器人足部准确的三维角度信息。接着,提出了基于多层次数据融合的步态参数计算方法。主要的单足步态参数有步数、步频、步速、步长等。为了提高步数检测的准确性,提出了一种区域峰值检测的步数计算方法;将步态周期划分为支撑相和摆动相,使用了多阈值的决策层融合方法来判定支撑相;利用零速度更新算法,对步速和步长的误差进行校准,得到了更加准确的步态参数;为了更直观的观察步行状态,在MATLAB上实现了步行轨迹的再现。最后,搭建了双足机器人控制系统的实验平台,对上述工作进行了验证。开展了运动数据曲线可视化、系统延迟检测、信号失真检测以及步态数据获取等实验。实验结果表明,本文所设计的双足机器人控制系统具有低延迟、可靠性高的特点,所开发的步态检测算法能够获取准确的步态参数。