近年来,随着人工智能的兴起,机器人技术得到蓬勃的发展,成为当今世界研究的热门领域之一。与轮式或者履带式机器人相比,足式机器人的离散式落足支撑更能适应非连续地面,比如山地、沟渠、坑洼地面等,这使得足式机器人成为机器人研究领域的热点。足式机器人的灵感最早来源于生物,是对生物形态和运动的模仿。本文机器人的模仿对象为犬类,研制的机器人为仿生机器狗。首先,研究生物狗的结构特征和运动特性。第一步即研究犬类的生理结构,分析犬类四肢的作用,然后利用高速摄像机对标记好的生物狗进行运动捕捉,拍摄生物狗在不同运动状态下的运动视频。通过PHOTRON软件提取视频中标记点的有效数据,提取出的数据在软件MATLAB中分析处理,最终得到生物狗的结构特性和运动规律。其次,根据研究所得的生物狗运动规律,参考生物狗的关节角变化范围、关节连接方式和形体尺寸等,设计仿生机器狗的本体结构,包括四肢和腰部。接着建立仿生机器狗的运动学模型,对单腿和整机进行运动学分析,通过运动学正解得到足端运动空间,通过运动学逆解得到各关节的转角以及电机驱动角。接下来,规划出仿生机器狗的快速步态、慢速步态和转换步态。根据实验中生物狗的摆腿顺序规划出各个步态下相应腿的相位,并根据生物狗的足端轨迹特性规划快速步态和慢速步态的足端轨迹。其中针对快速步态的足端轨迹研究对比了多项式与复合摆线,选出更适合仿生机器狗的多项式足端轨迹,并根据其稳定性判据判断快速步态的稳定性。慢速步态足端轨迹则采用多项式与直线结合的形式,使机器人相对于地面匀速运动,根据稳定裕度判断慢速步态稳定性。转换步态中提出在同一时间内四足相位与足端轨迹同时转换的方式,快速完成步态切换,且保证在任何时刻都有至少两条腿与地面接触。三种步态都在ADAMS软件中进行仿真,仿真结果表明三种步态均可平稳运动。最后,搭建仿生机器狗的实验平台,对所规划的三种步态进行实验,实验表明,三种步态与规划的运动一致,可进行稳定的快速步态行走、慢速步态行走、并且快速的完成步态转换。