足式机器人具有运动性能好、地形适应能力强等特点,而四足机器人因其较好的适应性和较高的灵活性逐渐成为足式机器人研究领域的热点。混联腿部结构结合了串联和并联机构的优点,对于四足机器人腿部结构创新具有重要研究意义。首先,利用螺旋理论对混联腿足式四足步行机器人单腿结构进行自由度分析,并使用ADAMS软件进行模型验证。基于矢量法对腿部并联、串联机构建立运动学位置反解模型,对腿部动平台进行运动规划,将ADAMS的驱动支链仿真数值与MATLAB的理论驱动数值进行对比验证。验证理论推导混联腿运动反解的正确性。其次,根据位置反解模型和微分变换,运用雅可比矩阵的方法建立腿部速度、加速度模型。根据约束条件结合离散法确定混联腿的工作空间。通过ABAQUS有限元软件分析混联腿的静态刚度,对模型零部件采用绑定约束,设置边界约束条件,给定载荷后得到混联腿机构的应力和位移分布,满足应力和变形量要求,验证结构设计的正确性。再次,设计Trot步态和三角步态的运动参数与步态规划,通过仿真,得到直行、左转、右转的步态。针对Trot步态采用倒立摆与零力矩点模型进行稳定性分析;针对三角步态采用COG模型进行静态稳定性分析,采用ZMP模型进行动态稳定性分析。通过两种步态分析与仿真对比,Trot步态比三角步态的迈步更大,速度更快,转身更敏捷,因此Trot步态更适应该腿部结构。最后,搭建实物的物理样机,进行混联腿足式四足步行机器人的控制系统整体设计,对单腿进行物理样机的实验验证和相关调试,通过主控板驱动电机、传感器获取多个位置数据后,将物理样机的机身位移变化测试数据与仿真数据对比,结果吻合度较好,验证仿真设计与理论设计的正确性。