四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,未来四足机器人必将进入人类生活,在方方面面给人们带来便利,因此四足机器人成为研究热点之一。而要想让四足机器人真正服务于人类,就必须设计合适的机械结构和高效稳定的控制方法,以保证四足机器人适应实际生活中的各种地形。本文针对四足机器人在实际运动中常见的坡面运动和奔跑运动,针对这两个方面进行研究,通过机械结构与控制方法两方面的创新,提高机器人的坡面运动和奔跑运动的性能。具体内容如下:(1)设计了一种具有柔性脊椎的四足机器人,该柔性脊椎采用两根橡胶棒,并在脊椎下方布置有液压缸对脊椎进行弯曲控制,对机器人腿部进行正运动学和逆运动学分析,得到足端坐标与腿部关节角度的关系,并采用随机函数方法求出了腿部的最大步长。(2)为了提高机器人坡面运动的稳定性,提出了一种基于柔性脊椎的坡面运动姿势调整方法,即通过脊椎的“凹”型弯曲增大前后足端距离,并通过调节髋关节平衡位置调整质心位置,使质心延长线位于前后腿支撑面中间位置。然后调整足端轨迹,分析机器人坡面运动稳定性,最终通过仿真实验,证实了该方法有利于提高坡面运动稳定性。(3)在机器人奔跑运动中,机器人稳定性难以保证,针对奔跑运动,本文采用有反馈的中枢模式发生器(CPG)的控制方法。对于具有柔性脊椎的四足机器人搭建控制网络,然后在每个Hopf振荡器模型中加入反馈,检测机器人奔跑过程中的俯仰角和偏航角,并反馈给各个Hopf振荡器模型,各振荡器通过改变输出曲线的幅值,调整机器人腿部摆动状态,进而调整机器人的奔跑姿态,通过仿真证明了该方法有助于机器人实现稳定的奔跑运动。