目前,随着科技和世界工业化的迅猛发展,尤其是现代自动化控制水平的不断提升,关于轮腿混合式四足机器人、含腰关节四足机器人的研究越来越多,轮腿混合式四足机器人兼具轮式和腿式两种机器人的优点,含腰关节四足机器人在爬坡、转弯等情况下运动更加灵活。因此,本文提出一种结构更加丰富的四足机器人,该机器人不仅具有轮腿机构和腰关节机构,而且还有能够改变宽度的躯干结构,其主要由腰关节、躯干和机械腿三部分组成,其中腰关节部分为1U+2UPS并联机构;躯干部分为机架和丝杠滑块机构;机械腿部分为串并混联机构,同时在膝关节处安装有行走轮,可实现轮足转换。具体主要内容如下:对四足哺乳动物的骨骼结构进行分析,得出四足机器人应具有的最少自由度;根据四足哺乳动物的运动形式和特点,同时基于1U+2UPS并联机构设计了一种腰关节机构,综合串联机构和并联机构的优点,基于五杆并联机构设计了一种串并混联轮腿机构,并计算了腰关节机构和腿机构的自由度;为提高四足机器人在复杂环境中的适应能力,利用丝杠滑块机构设计出了可以改变宽度的躯干结构,最后,建立了四足机器人的整机三维模型。对腰关节机构和腿部机构分别进行了运动学分析,推导出腿部机构的位置正反解公式及腰部机构的位置反解公式。求解出腿部并联机构的速度雅可比矩阵,并依据速度雅可比矩阵分析了腿机构的奇异性。对约束足端工作空间的条件进行分析,利用蒙特·卡罗方法求解出足端工作空间。分析腿部各结构尺寸参数对足端工作空间的影响规律,并总结出影响工作空间的主要参数,利用遗传算法,以工作空间为优化指标,求解出主要结构尺寸参数,并绘制出足端最大工作空间。对四足机器人进行静态稳定性分析,以稳定裕度判断机器人的行走稳定性,以保证其在行走时可以稳定迈步;介绍步态规划过程中的相关定义,结合四足机器人腰关节机构的驱动,提出一种更加灵活的爬坡步态和转弯步态,并对这两种步态进行了详细说明;对躯体宽度的调整步态及足端轨迹进行规划,通过ADAMS软件对爬坡步态、转弯步态、躯体宽度的调整步态分别进行运动学仿真及分析,验证了步态规划的可行性。