目前,国内外对四足机器人的结构与运动性能的研究做了大量的工作,四足机器人具有运动灵活、适应复杂环境、移动效率较高等优势,但存在关节自由度多、控制系统和运动协调算法复杂、成本昂贵等问题,限制了其应用场合,使得四足机器人距离实际应用仍有一定距离,所以设计少自由度并具有越障能力的四足机器人,对推动四足机器人研究具有一定的理论与实际意义。本论文以四足机器人实现稳定爬楼梯运动为主要目的,对四足机器人的腿部机构、重心调整、足端轨迹规划、步态规划等关键展开深入研究。本文设计了一种具有爬楼梯越障能力的四足机器人,它的四条腿都是由相同的八连杆机构组成。首先分析现在已有的连杆式腿部机构,发现八杆十副机构优势很突出。结合颜教授的创意性机械装置设计方法设计了一种新型的单自由度八杆腿部机构的机器人腿部结构。通过运动学分析,列出了足端的位移表达式,确定腿部各杆件变量之间的关系。综合考虑四足机器人爬楼梯的理想曲线要求,采用零冲击复合摆线轨迹作为四足机器人爬楼梯过程的摆动相的运动轨迹,再以规划的足端轨迹和速度最小作为优化目标,利用Matlab的优化工具箱对机器人腿部机构尺寸进行优化设计,使得四足机器人符合设计要求。另外还分析了机构杆长对足端轨迹的特性,通过调整机器人机架的角度可以实现爬楼梯轨迹和平地走路轨迹的转换,从而实现机器人的多种运动模式。阐述四足机器人的静态稳定判别依据和分析稳定的影响因素,提出一种适用于本文机器人的重心调整方法。基于这个方法,对设计的四足机器人进行步态规划,调整重心后的机器人的稳定裕度增大,能更加平稳地实现迈腿动作,提高了四足机器人的稳定性。利ADAMS软件对四足机器人进行仿真分析,得到机器人爬楼梯时的轨迹步长为289.6mm,步高为181.6mm,可以连续爬越踏步为高160mm、长280mm的楼梯,证明机器人的越障能力很强。机器人还可以通过调整机架角度平地行走的基本功能,验证了机构设计的合理性,为下一步的研究工作奠定了基础。