四足机器人是一种集仿生理论、刚柔耦合、智能控制等技术有机融合的仿生机器人,与其它传统移动机器人相比具有更高的动态特性和环境适应性,能够在室外勘测、灾后现场搜救等复杂环境下依靠足式机构进行作业,是仿生机器人领域中的研究热点。四足机器人行走过程中因外部激励和自身的运动特性易产生抖动,该抖动易对四足机器人机体的动力学特性产生影响。目前,相关抖动补偿主要集中于智能抖动控制算法,但这类算法的精确度依托于对大量数据信息进行拟合而获得结果,忽略了四足机器人在运动过程中的内在抖动动力学特性,不可避免的影响抖动补偿算法的精度和可靠性。为此,本文针对机器人的抖动动力学及补偿算法展开研究,具体研究内容如下:第一,对四足机器人运动学和动力学理论进行了描述。通过D-H参数法确定腿部各关节的坐标系,根据关节坐标系的相对位置关系推导出腿部足端位姿变换矩阵和关节转角公式;根据牛顿第二定律确定机体的运动平衡条件,并推导出腿部雅克比矩阵和动力学方程,利用力矩平衡原理推导出机体前进时的力矩平衡方程;分析了四足机器人抖动内在机理,利用机器人腿部和机身的运动模型分别建立其抖动动力学方程。第二,分析了四足机器人腿部抖动的影响特性。根据四足机器人运动规划确定步态参数和足端运动轨迹;根据腿部弹簧—质量模型建立腿部自由状态下的抖动微分方程,通过足端运动轨迹获得外部激励条件,结合腿部惯性矩阵和阻尼矩阵推导出外部激励作用下的腿部离散系统的抖动微分方程;利用有限元分析软件对腿部两种抖动响应进行分析,确定腿部抖动响应模态和振型,以及外部激励影响下的协同响应频率范围。此外,对四足机器人机身抖动机理进行研究。分析四足机器人摆动相和支撑运动对机身抖动的影响,建立了腿部运动作用于机身的抖动虚拟力方程;根据抖动虚拟力、重力和机体本身的驱动力三者间的关系推导出抖动干扰下机身动态稳定性条件,为机身的稳定性控制提供了理论参考;通过对三维模型进行动力学仿真实验,实验结果表明当机器人抬腿高度降低时机身的抖动位移影响也随之减小。最后,建立了四足机器人行走抖动补偿算法。根据机身抖动的角度旋转变化和腿部抖动位移变化联合建立视觉成像装置抖动数学模型;利用视觉成像装置坐标系和成像平面坐标系的位姿关系结合抖动数学模型建立成像平面内像素点的位移补偿模型,进而设计了本文中机器人抖动补偿算法;将本文算法处理结果与Wiener和BP抖动补偿算法的处理结果进行对比,本文算法补偿后的视觉成像在PSNR和SSIM两种指标下分别提高10.8%和3.3%,图像的清晰度得到提高。以上研究为四足机器人行走抖动补偿控制与运动规划提供了理论基础和技术参考。