四足机器人相比于传统的轮式机器人和履带式机器人有着更好的环境适应性和运动灵活性,在军事和民用领域均有着广阔的应用前景。四足机器人Trot步态行走相比于Walk步态行走有着更快的运动速度,同时相比Bound步态有着更好的运动稳定性。作为自然环境中的典型地貌特征,坡面条件下四足机器人行走动态稳定性是实际应用的前提和保证。因此,本文针对坡面地形下的四足机器人Trot步态环境感知与运动规划的相关问题,主要研究了以下四个方面的内容:(1)基于四足机器人运动学及动力学建模与分析,本文采用了内外环分层的整体控制策略。首先应用D-H法建立了四足机器人运动学模型;其次,在运动学模型的基础上进一步建立了拉格朗日动力学模型。由于四足机器人动力学模型的高维、强非线性,基于内外环分层的整体控制策略相比于传统的基于精准动力学模型的控制方法具有更好的可实现性。(2)基于坡面信息估计,调整本体期望姿态。首先,基于关节位置和本体姿态角,通过齐次变换的方法获得了足端在操作空间中的位置。其次,由多组足端点操作空间位置,通过求解线性方程组对未知坡面坡度以及四足机器人当前上坡方向进行估计。最后,利用卡尔曼滤波算法对坡面的初步估计结果进行去噪处理,在此基础上将滤波后的坡面信息用于上坡时的姿态控制。(3)规划上坡时的本体质心期望轨迹及摆动腿期望轨迹。首先,根据ZMP稳定性判据,推导了四足机器人在坡面上行走的稳定性条件。其次,使用LQR优化方法,以四足机器人坡面行走稳定性条件作为约束,以本体质心加速度作为优化指标,进行本体质心的期望轨迹优化。最后,以摆动腿起始点位置、摆动腿起始点速度、摆动腿终止点位置、摆动腿终止点速度为边界条件,规划摆动腿足端运动轨迹。(4)设计仿真实验,验证算法的可行性。根据本文提出的建模方法和上坡控制策略,在Recurdyn动力学仿真软件中搭建模型,在Matlab Simulink中搭建控制回路,进行仿真实验。实现了四足机器人在坡面地形中的稳定行走,各项数据表明本文提出的坡面信息估计方法、本体位置姿态控制策略的可行性。