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本文的主要工作是研制了基于由三轴加速度计和数字罗盘组成的身体位姿估算器，并应用到可三维行走的半被动双足机器人上。在半被动双足机器人身上安装身体位姿估算器能够提高半被动机器人三维步态的性能。主要工作包括：
1.半被动双足机器人动态步态分析。通过对由两根刚性杆构成的被动双足机器人的二维两杆模型进行分析，推导出被动步行的运动方程和碰撞方程，进而在其基础上提出了半被动二维三杆模型，同时加入髋关节质点使得模型的仿真更加接近现实情况。对于这两个模型分别进行了Matlab仿真，并对仿真结果和实验存在的问题进行了分析。
2.身体位姿估算器的研制和在半被动机器人上的应用。为了更好地研究半被动双足机器人的动态步态，我们设计了位姿估算器和地面实际测量系统。我们的位姿估算器具有以下优点：
1)通过地面实际测量系统的校验，证明位姿估算器具有很高的精度。
2)同时具有地面实际测量系统所不能比拟的实时性。针对半被动机器人在开环控制下行走稳定性较差的情况，我们提出了基于位姿估算的模糊控制系统来控制机器人的电机。位姿估算器数据采集具有实时性和高精度，通过实时测量机器人的行走加速度反馈控制电机。实验结果表明基于位姿估算的模糊控制能够很好地提高半被动双足机器人动态步态的运动稳定性。