本文以中央高校基本科研业务费专项资金项目“四足机器人主动弯曲脊柱刚度与步态耦合参数对能耗的影响研究”之科研课题为背景。为了提高四足机器人非结构化环境的机动性能和动态稳定性能,本文引入串联弹性驱动器（SEA）作为实现该目标的方式,并将其应用到四足机器人的脊柱关节中,并进行如下研究:为提高四足机器人非结构化环境的机动性能和动态稳定性能,完成具有串联弹性驱动器的脊柱型四足机器人腿部和脊柱关节结构设计;利用D-H法建立了四足机器人的运动学模型,并完成运动学的正解及逆解求解。针对四足动物脊柱的生理结构及运动特性,建立变刚度柔性脊柱关节的动力学模型;基于此模型得到其转动惯量和阻尼系数;提出一种先运用残差法对关节模型中的柔性力矩进行辨识,再对柔性力矩解耦,然后运用Taylor展开式将非线性柔性力矩展开为线性函数,最后利用Kalman滤波算法对展开式系数进行辨识的柔性脊柱关节动态刚度辨识策略;仿真实验结果表明提出的脊柱关节动态刚度辨识策略不仅能有效辨识四足机器人柔性脊柱关节的动态刚度而且具有较高的辨识精度,为脊柱关节的动态刚度控制和运动提供了基础。针对四足机器人变刚度柔性脊柱关节的刚度控制问题,引入脊柱关节辨识参数作为控制系统负反馈值构成脊柱关节刚度闭环控制系统;针对控制系统响应速度慢、控制精度低这两个问题,提出了基于前馈加负反馈的柔性脊柱关节刚度控制策略;在脊柱关节刚度有效控制的前提下,针对柔性元件的非线性特性,提出了有效的脊柱关节闭环运动控制方法;根据分段控制的思想将柔性脊柱关节的刚度控制与运动控制进行整合,提出了有效的变刚度柔性脊柱关节的刚度和运动混合控制策略。Adams和Simulink的联合仿真结果表明,针对关节处于复杂运行规律的情况,本文提出的柔性脊柱关节动态刚度辨识策略的辨识精度较好。针对闭环负反馈的关节刚度控制存在响应滞后和较大误差的问题,本文提出的基于前馈加负反馈的脊柱关节刚度控制策略对该问题解决效果较好。