相比轮式机器人和履带式机器人,腿足式机器人运动更为灵活,因此具备良好的越障能力。其中四足机器人以其在军事和民用领域的潜在应用价值,已经成为国内外机器人领域的热点。更强的地形适应能力是四足机器人未来发展大趋势,合理的运动控制方法不仅能保证机器人在地形中的平稳性,还能提高运动效率。尽管目前对于四足机器人的运动控制研究有了一些突破,但机器人在复杂地形依然存在运动不协调,抗干扰能力差等问题。因此本文将基于虚拟模型控制方法对四足机器人运动展开研究,以进一步提高机器人地形适应性和稳定性,主要完成的研究内容如下:四足机器人的设计和运动学分析。以机器人运动平稳灵活为前提,设计机器人各部分尺寸和质量分布,并对腿部进行了正运动学和逆运动学分析。针对虚拟模型控制方法的控制特点,设计了关节驱动转矩控制方案,通过在matlab/simulink仿真下搭建驱动控制器模型,验证了驱动方案的可行性。四足机器人足端轨迹规划。对四足机器人的行走步态以及对角步态的特点进行分析介绍,并选择以对角步态运动的四足机器人为研究对象。针对机器人在平地上和崎岖地面上的足端轨迹规划方法进行研究,分析了机器人跨越障碍物时可能发生的碰撞,提出一种提高机器人崎岖地形适应能力的足端轨迹规划方法。在matlab/simulink与Adams联合仿真环境中,对机器人采用设计的规划方法与五次多项式的规划方法在复杂地形的运动情况进行分析,证明以该种规划方法运动的机器人其地形适应能力更佳。基于虚拟模型控制方法的运动分析与改进。对以往的虚拟模型控制方法在四足机器人上的应用进行了分析,在此基础上将机器人的整体控制分为足端运动和机身状态两部分。其中足端控制通过虚拟模型控制方法实现,但为避免面临虚拟模型控制方法对机器人支撑相虚拟力分配的难题,对机器人支撑相的控制选择跟踪足端轨迹的方法。机身控制则采用模型预测控制方法实现,分析机器人受姿态变化影响情况并进行机身动力学预估,利用模型预测控制方法对机身状态进行控制。最后通过联合仿真环境对控制方法改进前后的运动性能进行仿真对比,证明机器人平稳性有了明显的提高。在matlab/simulink与Adams联合仿真环境中对机器人以设计的足端轨迹和改进后的虚拟模型控制方法进行在15°斜坡和20°楼梯上运动,其仿真数据表明四足机器人能够在以上环境中平稳行走,并保持一定的运动方向准确性。