由于足式哺乳动物具有运动灵活以及较强环境适应性等特点,足式仿生机器人成为机器人研究领域的热点。根据仿生机器人的发展趋势,可知其驱动方式发生了较大的改变,由内燃机-液压驱动方式转向电液混合驱动再向纯电机驱动方式进行发展。随着智能时代的到来,相关领域对仿生机器人的研究提出了更为苛刻的要求,使其具有更好运动灵敏性、高速平稳性以及低能量损耗,这对仿生机器人的驱动系统和整体架构的研究提出了较高的要求。要使仿生机器人具有较高的性能,首先其应该拥有高性能的驱动电机,其次仿生机器人的重要执行单元-单腿的结构要合理。本文从这两个点进行研究,分析一款高性能的单腿模型并且研究一款与之相互匹配的永磁无刷直流电机,进而完成相应的性能分析。首先,分析高性能仿生腿的设计原则,对单腿模型进行研究,分析其膝关节、髋关节以及足端,并进行一体化髋关节的设计,完成高力矩密度关节和低惯量腿的研究。建立D-H模型,对单腿进行正逆运动学分析,并通过Matlab完成单腿工作空间的计算。其次,对单腿驱动源-髋关节永磁无刷直流电机进行分析。通过磁路分析法,基于麦克斯韦方程对无刷电机进行恒磁场、恒电流场、电磁场分析,完成电机的数学建模,最后通过Matlab完成电机磁路的计算,得到电机的初步设计参数。根据磁路分析法得到的初步方案,基于Ansoft Maxwell的RMxprt模块对髋关节电机建立仿真模型,完成电机的合理建模与性能参数计算。再通过Maxwell 2D模块对电机进一步研究,完成髋关节电机静态与瞬态两种工作状态下的仿真,分析电机的空载与负载下的特性,得到电机的输出转矩、输入电流、转速等性能曲线。根据仿真结果分析,验证磁路分析法得出方案的合理性。最后,对髋关节电机的转矩波动产生的原因进行分析,详细介绍髋关节电机的加工制作流程。从齿槽数的选择、极弧系数、齿槽宽度与开辅助槽等方面进行参数化分析,完成齿槽转矩的优化,进一步提升髋关节电机的性能进而使之匹配高性能单腿。