从古希腊诗人Homeros的长篇叙事诗 《伊利亚特》中用黄金铸造出的美丽聪颖侍女，到现代科幻小说和电影中的机器战警，人类一直延续着一个美丽的梦想： “制造一种像人一样的智能自动机器，代替人完成各种工作，乃至最终成为人类不可或缺的伙伴和朋友！”对这一梦想的追求，始终激励着世界各国一代又一代能工巧匠、技术人员和科学家们的不懈探索和努力，渴望将美丽的神话变为现实。
这种艰苦，进展缓慢，也似乎不见尽头，至20世纪90年代末终于出现了一片曙光，基于Vukobratovic等人在1969年后陆续提出的仿人双足行走ZMP（zero moment point）稳定性基础理论与步行协调控制基本方法，日本本田公司经过长达十数载的潜心研究，于1996年后相继推出了P2，P3和ASIMO等3款仿人形双足行走机器人，其在“双足行走行为类人”方面的技术突破，将人类的人形机器人梦想与实现技术紧密地连接在了一起。此后至今10余年过去了，世界各国的高等研究机构、大学和工业界相继推出了能够在特定环境中实现双足稳定性行走和完成更复杂运动动作，以及具有更丰富人类智慧能力的各种仿人双足行走机器人系统，虽然这种“类人的行为”还比较基本和不够完美，与人形机器人完全融入人类社会的需求还存在相当大的距离，但人类的美丽梦想成为现实已经不再遥遥不可及，前景浮现出了一片光明！
仿人形机器人，简称仿人机器人（humanoid robot），其“仿人”的本质在于此类高级机器人具有类人的感知、决策、行为和交互能力，即它不仅需要具有类人的形体和外观、类人的知觉和感官功能、类人的大脑思维与控制能力，更需要具备“行为的类人特征”，这一特征的基本体现为类人双足运动平衡与控制能力的实现水平。与其他工业和特种移动机器人(轮式、履带式、多足爬行式等)相比，仿人机器人在移动过程中与地面的接触为双足在相对狭小空间内的一系列可选择离散支撑点，因而仿人步行具有高度的适应性与灵活性，它既能在平地上行走，也能在凹凸不平、狭窄空间、台阶和斜坡以及空间障碍等复杂非结构化环境中实现各种形式的运动和动作。此外，因其外形和功能类人，仿人双足机器人更适合在人类生活和工作的环境中与人类协同工作，以及代替人类从事难以达到的，已知和未知的有害与危险环境下的活动，进而拓宽人类社会的有效生活空间。
仿人机器人是类人仿生运动与智能在形式与功能上统一的仿生机电自动化系统再创造。其发展过程面临着以下难题： 实现各种类人动作与功能的多样性； 人类社会环境在空间、时间和对象上的高维性； 自身机构实现在空间上的多自由度变拓扑结构特点； 双足运动的本质无根、混杂与无固定平衡点性能； 行走与动作控制的多输入多输出非线性、变参数、强耦合与干扰、多驱动协调特性等。面对这些科学研究与技术实现难题，一方面，仿人机器人系统的发展经历了由少自由度到多自由度、由简单动作到复杂动作、由初级功能到复杂高级功能、由静态步行到动态步行、由类人下肢到完全仿人的发展过程； 另一方面，对仿人机器人在结构设计与优化、稳定性行走理论与技术、双足运动与步态规划、稳定运动与智能动态控制、仿生肢体协调动作与控制，以及复杂与多系统人机环境下的感知、决策、对抗、合作与融合等方面的研究不断提出各种新的挑战！
仿人机器人是一个非常具有挑战性的研究方向。面对这一挑战，我们一直坚持在这个领域上从事着不懈的研究与探索。艰辛与努力、挫折与进展、失败与成功，伴随着我们清华机器人研究团队不断成长，也在仿人机器人理论与技术研究领域取得了一些有益的积累和进展。回顾历史和国内外目前研究现状，深感有必要较完整地针对仿人机器人的研究问题，将作者10余载在该领域的研究思想、理论方法、成果和心得做一系统的总结、归纳和提高，撰写这本——也是国内第一本仿人机器人理论与技术的学术专著，以益于同行的深入研究，为青年科技人员提供研究与学习参考，并促进仿人机器人的发展和应用。
本书是作者及其机器人研究团队负责承担教育部985、国家自然科学基金、国家863计划、教育部博士点基金和国家重点实验室自主研究课题等项目（拟人机器人技术与系统，编号： 041402028； 双足跑步机器人混杂周期轨道稳定性与时不变控制策略研究，编号： 50575119； 受生物学启发的双足机器人仿生设计与神经控制研究，编号： 50805082； 被动型仿人舞伴机器人与类人舞蹈者的协调运动研究，编号： 50975148； 双足跑步机器人的稳定性与仿生控制策略研究，编号： 2006AA04Z253； 小型仿人机器人关键技术研究，编号： 2003AA42001005； 双足机器人大步幅动态跑步稳定性与控制策略研究，编号： 20060003026； 基于人工肌肉的双足机器人仿生设计与神经控制研究，编号： SKLT08B09）研究成果的系统总结。徐凯博士、杨东超博士、赵建东博士、夏泽洋博士、伊强博士、王健美博士、刘召博士、邵黎君硕士、林玎玎硕士、欧阳兴硕士、赖庆文硕士、张继文硕士、张洪波硕士、黄元林博士生，以及刘莉高级工程师、杨向东副教授、吴丹副教授、赵明国副教授、帅梅副教授、李金泉博士、王恒博士和罗杨宇博士等，与作者合作完成了有关研究课题，对此深表谢意！
本书涉及的研究工作，得到了国家863计划、国家自然科学基金和清华大学的大力支持，得到了吴澄院士、汪劲松教授、徐文立教授、陈强教授、都东教授、孙增祈教授和贾培发教授的热情鼓励和积极帮助，特一并表示衷心的感谢！
限于作者水平，书中定有不少缺点和不足，恳请读者和专家指教！
