四足机器人由于其灵活稳定、非连续支撑的运动特点，使得其能够胜任诸多传统轮式机器人无法完成的工作，具有对未知非结构环境的适应能力和卓越的灵活运动特性。一直以来，四足机器人的研究都成为仿生机器人研究的一大热点。然而随着仿生研究的深入以及对机器人运动性能要求的提高，四足机器人的研究逐渐分化为以载重-适应性和高速-灵活性为追求目标的两大研究方向。而由于机器人的高速奔跑带来的足地作用力大且接触时间短、模型高度非线性且切换频率高等问题，使得对于四足机器人的高速-灵活运动控制提出了更高的要求与挑战。在该方向的研究势必将对仿生分析、机器人动力学等诸多方面的研究起到推动作用，并且由于其灵活快速的运动，在军事、工业、生活等方面的应用也将具有广阔的前景。本文以猎豹为研究对象，通过生理学、形态学分析与总结，在机器人研究中融入了大量的仿生元素，采用拮抗式驱动的多关节腿部模型，建立了具有骨骼肌肉结构的类豹型四足机器人系统。本文从两个层面上对类豹型四足机器人的高速奔跑与运动控制进行研究：采用简化的被动腿部模型，研究分析了利用髋关节力矩与着地角度的调整进行机器人运动速度控制与姿态调整；利用融入肌肉特性的多关节腿部模型，研究了基于肌肉神经刺激与柔性关节驱动的多关节腿部协调控制方法。通过对机体运动和腿部运动两个层面研究结果的综合，构建了具有仿生结构的类豹型四足机器人高速奔跑控制方法，并进行了仿真分析与实验测试，验证了该控制方法的有效性和机器人系统设计的可行性。本文通过对生物奔跑运动特点的分析总结，建立了能够表征其运动特点的具有被动环节的原理性研究模型。采用庞加莱映射与牛顿-拉夫逊法，进行了模型的稳定不动点分析，根据能量与运动速度的变化关系，建立了基于能量调控的机器人高速奔跑运动控制方法。通过对系统能量调整与机器人运动速度控制的分析，实现了机器人较宽的调速范围与良好的快速启动和变速运动能力。以此为基础，通过非对称的能量调整，实现了机器人的姿态控制，以及非对称的half bound步态高速奔跑。针对运动速度反馈问题，通过对大量运动仿真数据的统计分析，借鉴生物的前庭反射系统，提出了模拟生物前庭反射原理的机器人运动速度反馈算法。该方法以机器人俯仰运动与前进运动之间的统计关系为基础，解决了现有条件下无法实现机器人利用本体传感器对自身运动状态感知的问题，构成了机器人闭环的运动控制回路。通过仿真实验对比验证了前庭反馈方法的有效性，并且结果表明该方法的引入提高了机器人运动过程的平稳性。为了获得优秀的运动性能，本文构建了具有骨骼肌肉结构的仿生关节腿部模型。为了实现多关节腿部在运动形态、足端轨迹、足地力特点、关节柔性等方面与生物腿部的一致性，对着地相运动与腾空相运动控制分别构建了不同的方法：模拟生物神经系统对肌肉的激励模式，提出了基于神经机制的着地相腿部运动控制方法，通过对关节肌肉的直接控制实现着地相腿部的支撑与发力过程；通过对拮抗式驱动关节动力学特性的分析，提出了腾空相摆动的组合控制方法，通过在运动过程中对关节刚度的调节，可实现腾空相腿部快速、准确的位置伺服控制。利用在原理性简化模型和关节式腿部模型上的研究结果，构建了具有类似生物神经控制结构的类豹型四足机器人高速奔跑运动仿生控制系统。利用虚拟样机仿真技术验证了该方法的有效性，获得了与猎豹相同的腿部摆动运动轨迹，具有了与生物足地作用特点相似的足地力作用特性，赋予了机器人高速奔跑运动一定的抗扰性。并以气动肌肉为驱动元件，利用建立的具有骨骼肌肉结构的类豹型四足机器人实验样机进行了摆腿与蹬地实验，获得了相同的腿部运动轨迹与足地力作用特性，说明了实验系统具有了完成高速奔跑运动的能力，为后续进一步完善实验系统开发提供了宝贵的研究经验。