四足机器人不仅具有结构简单、控制难度低、稳定性好的优点,而且由于其利用离散的支撑点在各种地形上运动从而具有较强的环境适应性。本论文以提高四足机器人对凹凸地形的环境适应性,实现其稳定运动为目的,对四足机器人的步态规划展开研究;从四足机器人机械腿的工作空间出发,提出以纵向稳定裕度,机械腿的运动裕度为约束条件,规划新立足点的步态规划方法。首先,阐述四足机器人的稳定性和步态,选用纵向稳定裕度来规划四足机器人的步态;建立步态的数学模型,即迈腿顺序、占空系数和摆动腿的运动轨迹,并利用三次样条曲线方程规划摆动腿的运动轨迹。然后,建立四足机器人的运动学模型和逆运动学模型,建立机械腿足端运动与关节变量之间的运动关系;建立以支撑相机械腿足端在质心坐标系中位置为已知条件,纵向稳定裕度和机械腿的运动裕度为约束条件计算摆动腿新立足点范围的数学模型;在考虑机械腿工作空间对新立足点范围影响,分析机械腿的工作空间并离散化,得到能够反映工作空间特征的矩阵,利用该矩阵完成四足机器人的步态规划。接着,利用数值计算软件和虚拟样机软件进行平坦地形和凹凸地形的仿真实验分析。在数值计算软件中,分析四足机器人质心水平面投影与立足点水平面投影间的位置关系,证明利用所提出的步态规划方法能够保证四足机器人质心的水平面投影始终在立足点水平面投影所形成的支撑多边形内;此外通过关节变量转角曲线的形状证明机械腿运动的连续性,以及读取机械腿运动状态的改变位置。在虚拟样机软件中,进行四足机器人的运动仿真,通过四足机器人的运动图、姿态角曲线、位移曲线和摆动腿足端运动轨迹证明步态规划方法的正确性。最后,构造四足机器人样机并进行平坦地形实验和凹凸地形实验。通过四足机器人的RPY姿态角曲线和运动图进一步证明步态规划方法的正确性。