足式机器人因具有运动灵活、地形适应性强等优点成为当前智能移动机器人研究的前沿和热点。足式机器人运动过程中与地面存在复杂交互,地面软硬特性不仅影响着机器人行走过程中的稳定性,还影响机器人运动过程中的能量损耗。辨识并控制机器人接地过程中腿-地综合刚度是实现机器人稳定行走和提高能效的关键。目前地面特性辨识研究以地面类型预测方法为主,而机器人腿-地综合刚度辨识的研究仍然处于探索阶段,本文围绕四足机器人与未知地面交互过程中腿-地综合刚度的辨识与调整展开研究,为机器人野外平稳高效行走提供简便有效的方法。首先推导了四足机器人在trot步态下的行走动力学方程,将地面特性引入弹簧负载倒立摆行走模型,建立了腿-地串联的弹簧负载倒立摆模型。对四足机器人支撑相进行了分解,研究了机器人在接地过程中腿-地综合刚度辨识与调整的时间分配,分析了触地足力的频域特性,建立了地面软硬划分标准。阐述了腿-地综合刚度对机器人行走稳定性与能量利用率的影响,推导了的腿-地作用动力学方程,提出了基于触地足力频域特性的硬地面腿-地综合刚度辨识方法;建立了半球足接地过程中地面刚度与地面沉降量的对应关系,提出了基于地面沉降与触地足力的软地面腿-地综合刚度辨识方法。根据人类和动物行走特性进行了机器人腿-地综合刚度规划,得出了腿弹簧刚度与腿部各关节液压缸刚度的转换关系,将腿弹簧刚度控制转化为关节刚度控制。针对液压系统的非线性特征,采用反馈线性化控制策略提高了液压系统力控制带宽与精度。通过液压缸位置导纳控制实现关节刚度控制,利用重力前馈补偿改善了刚度、位置控制精度。搭建了单腿样机实验平台,模仿机器人接地过程,通过比较两种辨识策略得到的刚度辨识结果,验证了刚度辨识策略的有效性。搭建了四足机器人样机,通过对关节刚度控制实现了对机器人腿弹簧的刚度控制。