四足机器人拥有灵活的运动形式和优异的地面适应能力,近年来一直是机器人研究领域的热点,拥有广阔的应用前景。由于工作环境的未知复杂性,传统的刚性四足机器人在缓和地面冲击力、提高能量利用率等方面表现越来越乏力,本文设计了一款基于主-被动变刚度柔性关节apVSJ(Active and Passive Variable Stiffness Joint)的四足仿生机器人样机,并以提高在未知复杂环境下的自适应能力为目标开展了四足机器人自适应稳定行走的运动控制策略研究。主要研究内容和创新性成果如下:1.四足机器人模型建立。首先对带有apVSJ的单腿进行了简化假设,然后进行了数学模型分析,运用拉格朗日法建立了单腿的动力学方程。建立了由直流伺服电机、谐波减速器、apVSJ和负载组成的电驱动单元数学模型,通过MATLAB仿真分析了电驱动单元的输出特性。2.运动控制策略研究。通过对自然界中生物步态的分析最终选取了对角小跑步态作为四足机器人的运动步态。借鉴Raibert的控制解耦思想,采用着地相和腾空相两个独立的运动控制策略,设计了一款能够实现四足机器人在未知复杂环境下运动的控制策略。通过Simulink-ADAMS联合仿真验证了四足机器人运动控制策略的可行性。3.四足机器人样机研制与实验。首先研究了apVSJ的结构与工作原理以及样机整体结构,然后进行了apVSJ关节柔顺特性实验和四足样机实验。对实验结果进行了分析,验证了柔性关节apVSJ变刚度柔性输出及样机直线行走稳定性,并通过分析实验中出现的问题对样机设计和控制策略的不足进行改正。