相比于轮式机器人,足式机器人具有较强的环境适应性,能够在不规则路面行走。相比于其它足式机器人,四足机器人具有较好的静态稳定性和动态稳定性,步态与轨迹规划更简单。因而,四足机器人的研究一直是科学研究的热点领域。随着研究的不断推进,四足机器人的应用领域,也将会从单一的军事用途向民用科技领域转化,民用领域的四足机器人将会具有更加广阔的商业前景。本课题来源于中华人民共和国国家科技支撑计划“高仿真智能机器人技术集成与恐龙主题展示应用示范”项目,旨在研究四足机器人的虚拟样机仿真和刚柔耦合分析,为今后大尺寸液压驱动四足机器人的研制提供有益的参考。本文在四足机器人结构设计和运动学动力学分析的基础上,建立了基于ADAMS和ANSYS的刚体虚拟样机模型和刚柔耦合虚拟样机模型,通过虚拟样机模型可以对四足机器人进行刚体仿真分析和刚柔耦合仿真分析。本文首先对四足机器人walk步态和trot步态进行了稳定性分析。根据稳定裕度理论规划了两种walk步态,即间歇步态和协调步态,并对这两种步态进行仿真比较,提出它们的不同特点和适用领域;根据弹簧负载倒立摆模型(Spring Loaded Inverted Pendulum,SLIP)提出了trot步态稳定的条件,并对trot步态进行了规划。然后,利用现有的四足机器人实验平台进行walk步态行走实验,验证了walk步态的稳定性。其次,根据零冲击原则规划了三条四足机器人的足端轨迹。对各条足端轨迹进行虚拟样机仿真分析,根据功率最优原则,针对不同的步态选择相应最优的足端轨迹。最后,利用刚柔耦合虚拟样机模型对四足机器人进行刚柔耦合仿真分析,得到四足机器人腿部在行走过程中的动态应力和应变,并分析四足机器人结构的强度和刚度是否满足材料性能要求。然后,进行四足机器人腿部动态应变测量实验,通过比较试验数据和刚柔耦合仿真数据,验证刚柔耦合分析的正确性。