现阶段，机器人的研究应用领域不断拓宽，其中类人机器人（也叫仿人机器人）的研究和应用尤其受到普遍关注，并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。

最早系统地研究人类和动物运动原理的是美国摄影师爱德华得·麦布里奇（Eadweard Muybridge），他发明了电影用的独特摄像机，即一组电动式触发照相机，并在1877年成功地拍摄了许多四足动物步行和奔跑的连续照片。后来，这种采用摄像机的方法又被乔治·德米尼（Georges Demeny）用来研究人类的步行运动。

真正全面、系统地开展类人机器人的研究是始于20世纪60年代。而类人机器人的重要基础研究内容，就是双足步行机器人技术。迄今，不仅形成了双足步行机器人一整套较为完善的理论体系，而且在一些国家，如日本、美国和俄罗斯等都已研制成功了能静态或动态步行的双足步行机器人样机。

早在20世纪50年代中期，美国通用电气公司就制造了一台名为“Hardiman”的步行车，但当时的驱动和伺服控制技术显然还不足以使Hardiman进入实用化阶段。

1968年，英国的Mosher R试制了一台名为“Rig”的操纵型双足步行机器人，它只有踝和髋两个关节，操作者靠力反馈感觉来保持机器人平衡，这种主从式的机械装置可算是双足步行机构的雏形。

真正的双足步行机器人是I.Kato在1971年试制的Wap3，它最大步幅为15mm，周期为45s，Wap3的研制成功，揭开了双足步行机器人的研究序幕。

1984年，日本的加藤实验室又推出了WL-9DR双足步行机器人。1984年，加藤在以前的研究基础上采用了踝关节力矩控制，使WL-10RD双足步行机器人实现了平稳的动态步行。1986年，加藤又推出了具有8个自由度的WL-12R双足步行机器人。

1971～1986年间，牛津大学的Witt等人曾制造和完善了一个双足步行机器人，在平地上走得非常好，步速为0.23m/s，功率消耗约为4W。

日本的J.Furusho研制了两个系列的能够动态步行的双足步行机构，从1981年开始，先后研制了Kenkyaku-1、Kenkyaku-2、BLR-G1和BLR-G2双足步行机器人。

日本的Kajita是日本另一步行机器人研究者。1990年，他研制成功了一台五连杆平面型双足步行机器人，实现了在不平地面上的稳定动态步行。

1986年，美籍华人郑元芳博士分别研制成功SD-1双足步行机器人和SD-2型双足步行机器人，成功地实现了平地上的前进、后退以及左、右侧行和动态步行。1990年，他首次提出了使双足步行机器人能够走斜坡的控制方案，并应用于SD-2双足步行机器人中获得成功实现。

1985年，美国的Hodgins和Raibert等人研制了一个用来进行奔跑运动和表演体操动作的平面型双足步行机器人。1986年，他们用这个机器人进行奔跑实验，着重研究奔跑过程中出现的弹射飞行状态。1988年和1990年，他们又用这个机器人进行了翻筋斗动作实验。Hodgins和Raibert研究这两种运动是因为它们含有丰富的动力学内容，尤其是两者都具有弹射飞行状态。

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图1-2 本田P3双足步行机器人外观

1986年，日本本田公司制定了第一个研制拟人机器人的计划，并于1996年11月展示了一个有两腿两臂的拟人机器人P2。本田公司在1997年10月又推出了世界领先的P3机器人，如图1-2所示。

我国从20世纪80年代中期才开始研究类人机器人，主要研究单位是国防科技大学和哈尔滨工业大学。

哈尔滨工业大学于1989年研制了一台类人机器人，重量为70kg，高度为110cm，有10个自由度，可以实现平地上的前进、左右侧行及上下楼梯的运动，步幅可达45cm，步速10步/s，为静态步行。

图1-3 国防科技大学研制的双足步行机器人

国防科技大学在1988年成功研制了一台KDW-Ⅰ平面型、6自由度的双足步行机器人，能实现前进、后退和上下楼梯。1989年，他们又成功研制了一台KDW-Ⅱ空间运动型的双足步行机器人，实现了准动态步行，1995年实现了动态步行。2000年11月29日，他们成功研制出新型双足步行机器人。不仅能平地静态步行，而且能快速自如地动态步行；既能在已知环境中步行，也可在小偏差、不确定环境下行走，实现了多项关键技术突破，如图1-3所示。

世界著名机器人学专家、日本早稻田大学的加藤一郎教授[1]说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能。”步行是人与大多数生物所具有的移动方式，其形式主要有双足步行、四足步行和六足步行。其中双足步行是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的系统，同时双足步行机器人也有着其他机器人不可比拟的优点：具有适应各种地面和较强的逾越障碍的能力；步行机器人的能耗通常低于轮式和履带式机器人，即能耗较小。随着对双足步行机器人的研究不断深入，无论是影视、科幻作品还是人们对机器人的第一意识，都把像人一样的机器人作为机器人研究的最高境界。机器人的研究者也一直把实现机器人的拟人行为作为梦寐以求的目标。拟人机器人是一种智能的、机动的、能满足用户多种需求的新型机器人，这种机器人具有人的外形和基本功能，易于与人共处，易于适应多变的活动环境。20世纪90年代前后，双足机器人从一般性的拟人腿部行走上升到全方位的拟人机器人研究。拟人机器人除了腿部的行走功能外，还包括手、腰和头的功能，自由度比双足步行机器人成倍地增加，与此同时也带来了控制规划、动力学、运动学上更为复杂的问题。此外，还有电荷耦合器件（CCD）图像处理、语音处理以及一系列传感信号的处理。拟人机器人相对于双足机器人的研究，更为类似人类。拟人机器人是由仿生学、机械工程学和控制工程学等多学科相互融合而成的综合性学科。

研究拟人机器人的科学意义主要在于：

第一，拟人机器人的研究模型为控制理论应用及动力学问题的研究提供了广阔的天地。拟人机器人是一个多变量、强耦合、非线性和变结构的复杂动力学系统，其变姿态结构的小稳定性及产生稳定步行运动所需要解决的动态平衡问题，对于控制理论及动力学问题的研究来说，具有很大挑战。

第二，拟人机器人作为步行机器人的一种形式，是提高机器人机动性和节省能源的一条重要途径。研究拟人机器人的双足步行运动，揭示了双足类步行运动的机理及控制规律，研制一种连续稳定步行的拟人步行机器人，可为机器人操作提供灵活的操作平台，使其能够在恶劣的条件下工作。因此拟人机器人有着潜在的广阔应用前景。

拟人机器人研究集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术、通信、人工智能、人工心理等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平。从机器人技术和人工智能的研究现状来看，要完全实现高智能、高灵活性的拟人机器人还有很长的路要走，而且人类对自身也没有彻底了解，这些都限制了拟人机器人的发展。