腿足机器人在自然环境下具有更好的机动性能，尤其是四足机器人，更易于适应各种复杂地形和环境。四足机器人在未来可用于灾害抢险、未知环境探索以及其他危险作业。本研究设计实现了一种仿生四足机器人(Biodog)，主要包括四足机器人机构设计、驱动及传动设计、控制电子及传感系统设计、系统集成及调试，并在此平台上进行控制算法理论和实验研究。基于稳定性和可靠性考虑，机器人每条腿设计有两个主动转动自由度和一个被动转动自由度，并在机构设计上为以后拓展自由度留下机械接口。针对步态控制，本文提出了一种平稳的步态变换算法以及一种融合中枢模式发生器和基于模型的控制方法，该控制策略充分集成了两种控制方法的优势。本文核心研究内容概要如下:　　1.生物腿结构启发的腿足机构设计和紧凑型驱动及传动设计。通过连杆机构传动，将电机置于四足机器人本体，优化并实现了腿足结构的低惯量设计，提高了腿足的动力学性能。同时，受动物表层趾屈肌(SDF)腿足机理启发，设计了一种基于动物SDF腿足机理的四足腿足结构，该结构具有减震、蓄能功能，并易于实现避障。基于低惯量腿足结构的要求，设计了直流伺服电机驱动的结构紧凑、拆装方便、全密封、易于维护的四足机器人同轴传动系统。为保证髋关节输出轴的强度和刚度，设计了一种双支撑的闭环强化结构。　　2.基于CANopen协议的控制电子及传感系统设计和机械及电控系统集成。四足机器人各关节伺服驱动器组成一个CAN总线网络，基于CANopen协议通讯，由ARM11和DSP控制;同时还开发了基于Windows的控制系统和软件，便于调试。四足机器人本体安装有陀螺仪，用于行走过程的位姿检测;足端内嵌FSR力传感器，以检测足-地接触力。最终对低惯量腿足结构、控制电子、陀螺及力传感器、通讯软件、电机伺服驱动等进行了有效集成及测试　　3.步态控制算法研究。基于Hopf振荡器，为实现四足机器人连续和平稳的步态变换，提出了一种可实现典型步态之间步态变换的控制算法，并从能源效率的角度分析了步态变换的条件。针对四足机器人自适应行走，提出了一种融合CPG和模型的控制方法，结合四足机器人Biodog分析了腿足运动模式和约束，以提高运动的稳定性和有效防止足端打滑。　　4.步态变换仿真和融合算法实验研究。对于四足机器人步态变换算法，通过Adams和Matlab联合仿真，实现了四足机器人Walk-Trot-Gallop的连续平稳步态变换，并通过质心速度波动、控制信号极限环以及足端受力情况分析了步态变换的稳定性。为实现自适应行走的融合算法则基于Biodog做了实验研究，通过比较一般的CPG和改进后的融合算法实验分析了四足机器人行走过程在稳定性和足端防滑方面的性能改善。