足式机器人由于只需要几个支撑点即可行进,因此灵活性更强,在火灾救援、战地物资运输等方面均有广泛应用。四足机器人与双足、六足机器人相比,可同时满足稳定性好、结构简单、易于控制等优点,因此四足机器人的研究成为足式机器人研究的重点。足式机器人在行走时,与地面的接触为单点接触,在运动时会产生巨大的冲击力。过大的冲击力会影响机器运行的平稳性,甚至对机体造成损伤,因此要在机器人满足位置精度要求的基础上,使机器人腿部“软着陆”。本文以液压四足机器人实验平台作为研究对象,对其单腿进行柔顺性控制研究。本文主要进行了以下研究工作:(1)机器人液压系统模型的建立及正逆运动学分析。以液压四足机器人平台作为研究对象,分析作动器与连接杆间的受力关系,推导出缸阀驱动单元的等效负载模型,得到等效液压系统框图与作动器的开环传递函数,又分析机器人运动学的正逆问题,为后续柔顺性控制研究及仿真提供理论指导。(2)柔顺性控制方法的研究。介绍了当前柔顺性控制最主要的控制方法为阻抗控制,本文阐述了阻抗控制原理,分析阻抗控制参数对系统的影响,对阻抗控制进行误差分析。提出基于位置阻抗的自适应控制算法及基于位置阻抗的自适应-模糊控制算法来弥补原有阻抗控制的不足。(3)联合仿真及结果分析。搭建ADAMS与MATLAB联合仿真平台,搭建机器人单腿仿真模型。首先进行基于位置阻抗的自适应控制与位置阻抗控制在同参数下对比仿真,最后进行基于位置阻抗自适应控制和基于位置阻抗的自适应-模糊控制的仿真实验对比,得到不同环境刚度下的足端力输出曲线,验证控制算法的合理性,为后续进行样机实验提供参考。(4)物理实验验证。利用实验室的物理实验台,对两种控制方法进行实体样机实验。采用两种控制方法对物理样机单腿进行控制,并在不同环境下进行单腿触地实验,得到足端力的跟踪曲线。分析实验数据以验证联合仿真的结果,进一步证明所提出控制方案的有效性与可行性。