腿式机器人是机器人研究领域的重要分支,它具有生物腿的形态特征,对崎岖地形、复杂环境具有良好的适应能力,因此长期以来一直是机器人研究领域的热点。近年来,新的驱动方法和控制方法推动腿式机器人取得了巨大进步。本文针对基于串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,简称SEA)驱动的腿式机器人设计了分布式的运动控制系统；为了合理利用机器人系统不同组成部分之间的内部作用力,将腿式机器人行走运动规划问题定义成运动协调问题,以平面五连杆双腿机器人作为研究对象,提出了协调的运动轨迹的最优化求解算法。本文的研究内容与成果分为如下三个部分：1.开发了SEA腿式机器人分布式运动控制系统。采用模型驱动(Model Driven Architecture,简称MDA)方法设计了SEA腿式机器人分布式运动控制系统,实现了1KHz的伺服控制,实际应用验证了该系统在SEA单腿机器人上运行良好。2.提出了腿式机器人运动优化方法。采用拉格朗日动力学方程对平面五连杆双腿机器人建模,综合考虑能效和姿态设计目标函数,通过Raleigh-Ritz法将变分问题转化为非线性规划问题,通过分析目标函数及其梯度函数,将积分运算转化为向量运算,设计了计算目标函数值与梯度值的快速算法,最后采用非线性规划问题求解器获得腿式机器人行走中关节的最优轨迹；3.开展了腿式机器人腿部协调运动实验分析。以最优轨迹作为运动控制的参考轨迹,通过Adams与Matlab联合仿真实验,观察到经过运动优化的机器人涌现了“收腿”和“回摆腿”等特征动作,并分析了“收腿”运动的协调机理。