我国是多山之国。据统计资料显示,山地、丘陵和高原的面积约占全国土地总面积的69%。在山地、丘陵和高原地带,普通的轮式车辆(轮式机器人)或履带式车辆(履带式机器人)因地形崎岖不平很难正常行驶,更谈不上开展有效作业,而四足类动物(如马、骡、驴、羊等)则可以在这些地区灵活运动,自如往来。受仿生学案例的启发,世界上许多国家都在对仿生四足机器人的关键技术进行研究。目前,国内四足机器人研究尚处于实验室阶段,所研制的样机地形适应能力较差,其控制系统的可靠性和稳定性尤为薄弱。本文以国家“十二五”某重点预研项目为依托,根据四足机器人的结构特点、工作原理和性能要求,对仿生四足机器人的控制系统关键技术展开研究。本文根据仿生四足机器人的结构特点、工作原理和性能要求,分析了其控制系统的设计需求,将四足机器人的控制系统分为机载主控制系统、远程控制系统和运动控制系统三大部分,重点对机载主控制系统和远程控制系统进行了研究与设计。在机载主控制系统中,采用S5PV210作为主控芯片,以其为核心设计了传感器信号采集电路、以太网通信接口电路等功能模块,并在控制器上移植了嵌入式Linux操作系统,用于完成多任务管理;本文还针对该嵌入式Linux系统设计了传感器信息采集程序、ADC驱动程序、网络通讯服务程序和运动控制器接口程序,为四足机器人姿态控制和控制系统不同部分间的通讯提供了强力支持。为了使四足机器人远程控制系统的功能更为强大和更加适用,特地将远程控制系统分为安卓手机端和PC端两部分,分别通过无线路由器与机载主控制器组成局域网,安卓手机端APP使用Java编程语言开发,具有用户友好的操作界面,供操作者下发顶层命令;PC端控制软件则使用Visual Studio2010开发,主要用于四足机器人的步态调试,该软件上运行3D仿真监控模型,通过液压缸线位移传感器的数据可同步反应出四足机器人的实际动作,从而强化了控制系统的使用效果。本文还进行了一系列验证实验,实验结果表明,ADC模数转换能准确地反应接口模拟电压的变化;远程控制系统能高效、可靠地与机载主控制系统通信,并能通过无线网络准确地将操作者的控制指令下发给四足机器人;安卓手机单缸调试实验不仅验证了控制系统各部分之间通讯协议的有效性,更说明了四足机器人包括动力系统、液压系统在内的整体系统是能正常工作的;3D仿真监控模型测试实验证明了该模型能与实际机器人动作完美同步,能够起到实时监控效果。本文的研究结果表明,本文针对仿生四足机器人控制系统相关技术的研究达到预期要求,为我国四足机器人技术赶超世界先进水平提供了帮助,也为后续更深入的研究奠定了良好的基础。