四足机器人以其承载能力强、稳定性好，而机构的冗余和复杂程度又比较低的特点，获得大批机器人学者的青睐。而TROT步态属于中等运动速度步态，能量利用率比较高，在四足机器人中得到了广泛的应用。现有的Trot动步态的控制方法研究大多是基于平面模型开展的，因为平面模型只考虑机身的前进速度、俯仰角和跳跃高度三个自由度而对其他自由度进行约束，降低了控制方法设计的难度，易于进行理论分析。但为了让四足机器人能够满足实际应用的要求，在野外进行全方位的运动，需要基于三维模型对机身的其他自由度也进行控制，因此开展针对四足机器人TROT步态的三维运动控制方法研究具有重要的现实意义。本课题来源于国家高技术研究发展计划（863计划）先进制造技术领域“基于仿生技术的四足机器人研究”主题项目(2011AA040701)，以四足机器人三维简化模型作为研究对象，通过分析四足动物奔跑运动的动力学特性，在由虚拟样机和控制系统组成的联合仿真平台上，对四足机器人TROT步态三维运动的控制方法进行了深入研究。首先，建立了四足机器人的三维简化模型，推导了机器人的运动学方程，对机身高度和地面倾角等控制时需要用到的变量作了规定并推导了计算公式。通过观察动物Trot步态下的奔跑运动，规划了四足机器人的运动状态，并对机器人在各个运动状态中腿部的动作进行了规定。其次，通过分析弹簧倒立摆模型的动力学特性，设计了针对四足机器人Trot步态的三维运动控制方法，实现了平坦路面下的奔跑。为改进机器人偏航运动的控制性能，设计了侧移速度补偿策略和横滚角调整策略。将该方法和虚拟模型控制方法相结合，使机器人既能保持生物正常奔跑时的弹簧倒立摆特性，又能在复杂路面和紧急情况下表现出很高的适应性和灵活性。最后，利用ADAMS和MATLAB软件建立了由虚拟样机和控制系统组成的联合仿真平台，并在此平台基础上开展了一系列仿真实验，包括平坦路面上的直行和转弯仿真实验、过台阶和上下坡仿真实验以及侧向抗干扰实验。针对各个仿真实验的结果进行了分析，验证了控制方法的有效性，为实际机器人的控制提供了参考。