足式移动机器人对各种复杂地面具有灵活适应性,可以在复杂地形下进行步行运动以及完成运输任务等,广泛应用于救灾以及工程等领域。而四足机器人又是足式机器人中最实用的一种,在复杂地面进行移动时,承载能力强、静步态移动的稳定性较好。目前对四足机器人在斜面的静步态研究,没有同时满足四足机器人步行运动中的两个重要衡量指标:一是保证快速、连续的行走;二是保证行走时具有较好的稳定性。本文对各种步行方法进行分析比较,以实现斜面上的快速、连续、稳定的全方位步行为目标,以全方位静态步行理论为基础实现斜面的步行运动,并进行了斜面全方位步行的稳定性方面的研究,针对出现的不稳定问题,分析原因,提出了解决方法,具体的研究工作如下:(1)斜面全方位静态步行研究。考虑到斜面行走环境的复杂性,首先进行机体姿势的选取,斜面各坐标系的设定,斜面脚可动范围的设定,根据重心位置的偏移设定斜面脚的基准位置,以及通过算法计算斜面CFP点的位置。之后进行斜面静态步行的步态规划,由旋转中心的位置选取步态,计算脚在步行运动中的位置和脚尖端的运动轨迹等。最后实现各种步态之间的步态迁移,实现斜面的全方位静态步行。(2)斜面步行中的稳定性分析。斜面稳定性研究中通常选取的是Sm稳定裕度的判定方法,但是,在保证斜面行走的Sm稳定裕度大于0的情况下,仍然存在机器人绕支撑腿连线翻转摔倒的现象,这种翻转的现象是四足机器人在实际应用中不能出现的,会大大的影响实际作业过程中的稳定性、精密性。针对这一不稳定的问题,对不同的稳定性判据进行分析,并找出了不稳定因素存在的原因,选取Sne稳定裕度进行稳定性分析,研究了Sne的稳定性特性,提出在保证四足机器人能实现斜面快速、连续的步行运动的前提下,在设定的范围内动态改变重心高度以提高Sne稳定裕度的方法来消除不稳定因素。为了完善斜面稳定性的分析,本研究提出了采用Sm和Sne共同判定稳定性的方法,充分考虑了影响斜面的稳定性的诸多因素,不仅可以判定四足机器人在瞬时是否稳定,也可以分析四足机器人在一段时间的翻转倾向,适用于斜面各种步态的步行运动的稳定性分析。(3)仿真实验。本文通过仿真实验验证了斜面全方位静态步行规划方法的有效性,从实验结果中可以看出,整个步态迁移过程中,Sm稳定裕度都不小于0,并满足Sne稳定裕度的要求,可以实现快速、连续、稳定的行走。并且在针对斜面步行中翻转问题所提出解决方法的验证仿真实验中,也可以看到,利用动态改变重心高度的方法,保证了全方位步行的稳定性,从而证实了通过采用提出的新方法,可以解决机器人的翻转问题。