随着足式机器人技术不断发展,奔跑、跳跃等步态对足式机器人单腿性能提出更高的要求。在足式机器人高速奔跑或者跳跃时,腿部运动速度增加,对单腿跟踪性能提出更高的要求,单关节良好的跟踪性能成为提升单腿性能的前提条件,因此展开单关节控制方法的研究;在足式机器人高速奔跑或跳跃着地时,足端与地面之间会产生相当于机器人本体重力数倍的冲击力,单腿柔顺性有利于降低对本体的冲击,因此展开单腿柔顺控制与单关节力控制方法研究;为验证单腿性能及为足式机器人弹跳运动奠定基础,因此展开单腿弹跳运动稳定性分析与弹跳高度控制策略等方面的研究。本课题以四足机器人为研究背景,以单腿为研究对象,从单关节控制方法、单腿柔顺控制方法以及弹跳策略三个方面展开研究,主要研究成果如下:(1)为解决液压驱动单关节控制存在跟踪特性差的问题,本课题针对液压驱动控制算法展开研究,提出基于速度补偿和参数估计的方法,并结合滑模控制思想解决鲁棒性差的问题,实现较好的力跟踪结果。针对单关节位置伺服问题,采用双环控制方法,内环采用力控制算法,实现位置伺服的鲁棒性。(2)在足式机器人在高速奔跑或跳跃着地时,存在足端与地面之间具有较大冲击力的问题,为降低冲击力对机器人本体的影响,展开腿部柔顺控制方法的研究,基于虚拟弹簧模型的思想,采用阻抗控制方法,实现单腿控制柔顺效果。(3)在单腿弹跳运动研究中,针对庞加莱回归映射稳定性判据需要系统实时状态信息及单腿弹跳飞行期状态不可监测的问题,提出能量轨道稳定性判据,并通过仿真与实验证明其正确性和可行性。(4)针对单腿系统复杂问题,采用单腿等效模型研究运动过程及高度控制方法,并证明等效模型竖直弹跳运动的稳定性。根据单腿弹跳的运动特性,提出基于位置规划的高度控制方法和基于力补偿的高度控制方法,并通过实验验证前者的正确性与可行性。