机器人足式运动过程中,不可避免与环境发生交互作用,尤其在复杂地形中,障碍物不可预测接触、地面松软程度不同、摆动腿落地冲击等因素,造成机器人位姿不稳定。所以要实现机器人的稳定行走,必须对机器人进行柔顺性控制,使机器人对环境表现出一定的柔顺性。本文以实验室的电动并联轮足式机器人为研究对象,针对机器人在足式运动过程中的柔顺性控制问题进行深入研究,以提高机器人对复杂地形的适应能力。具体研究工作如下:首先,对比分析了不同的主动柔顺控制方法,确定将基于位置的阻抗控制策略应用于机器人腿部柔顺性控制。位置型阻抗控制的阻抗跟踪性能受位置内环的影响较大,针对位置闭环带宽有限而造成的系统对目标阻抗模型跟踪效果差的问题,论文提出了逆位置环补偿策略以提高系统阻抗跟踪性能,通过目标阻抗跟踪实验验证了这种方法的有效性。为进一步改善系统的触地性能,论文将常规的二阶质量-阻尼-弹簧系统由整数阶向分数阶拓展,提出了基于分数阶微积分的目标阻抗模型。为在仿真和实际中应用分数阶阻抗控制器,论文对分数阶控制器进行了数值实现。同时,对分数阶阻抗控制器进行稳定性分析,给出了使目标阻抗模型稳定的阶次范围。为验证分数阶阻抗控制器的有效性,论文利用Adams软件建立电动缸执行机构和机器人单腿的动力学模型,通过Matlab-Adams仿真,验证了分数阶阻抗控制器可以实现更好的接触性能。最后,搭建以PC104控制器和Maltab/Simulink实时控制模块为核心的实验平台,对本文提出的阻抗控制算法进行了实验验证,通过安装在足端的力传感器来考核机器人足端触地过程中的柔顺性表现。