随着人类社会的进步与科学技术的发展,尤其是人形服务机器人的商品化与市场化,仿人机器人已成为当今机器人研究领域重要的前沿课题,尤其是对于机器人拟人化行为的研究,更是受到广大学者的青睐。仿人机器人不仅需要机器人的外形拟人,它还需要机器人的行为拟人。机器人外形的拟人化可以使机器人的外表看起来像人,但只有机器人的行为特性拟人化,才能真正拉近其与人之间的距离,引起与人类之间的“共鸣”,增强人类对于机器人的心理安全感,从而提高人机的合作效率。本文首先基于机器人学的知识,以人体上身的运动特征为研究对象,从人机工程学的角度出发对人体的上身建立了两种运动学模型。利用全局相对可操作度和工作空间指标对两种模型进行了对比分析,并根据实际需求及实时性控制最终选择简单人体上身运动学模型为本文的基础模型,不仅为仿人机器人的设计工作提供了理论依据,同时也为后续的运动规划和工作空间层次分析奠定了基础。其次,通过对人体上身腰部和人臂不同运动特征的分析,总结出上身运动规律,进一步提出“关节位移+舒适度-势能”指标,根据此指标并结合梯度投影法提出了人体上身的运动规划算法。分别针对站立姿态下指尖画小圆和画大圆动作进行了数值仿真,并和人体实际运动情况进行对比,验证了所提算法的可行性及合理性。最后,通过分析盲人与正常人之间不同的上身运动特征,确定出视野在人们日常生活中的重要性,并据此将人臂的工作空间初步划分为视野内和视野外两层。在视野内通过对人体腰部的运动特征进行实验分析,进一步将视野划分为转腰区域和非转腰区域,完成人臂工作空间的三层划分。结合安全性和人臂臂姿预测运动学指标对人臂工作空间进行分析,说明了人机交互过程中还应保持一个合适的距离,不仅可以保障人们的安全,还可以使人们以一个舒适的臂姿去接受所传递物体,为将来人机交互的安全便利提供理论参考和支撑。