摘要
目前机器人的运动方式主要有轮式、足式和履带式等。其中足式机器人是模仿动物的运动形式，采用足腿结构来完成移动的一类机器人，具有环境适应性强、运动灵活、主动隔振、能耗低等优点。其中的四足机器人具有承载能力强、稳定性好，环境适应性强等优点已成为机器人研究的热点，广泛应用在军事、民用物资运输、星球探测、农业生产等领域。 本文在四足机器人生物控制方法、足端轨迹规划控制方法、仿生机构设计、虚拟样机仿真等几方面进行了进一步的研究。具体内容如下: (1)阐述了四足机器人研究的背景及意义，综述了四足机器人国内外研究现状，其中重点介绍了基于中枢模式发生器(Central Pattern Generator，CPG)的生物控制方法研究成果。 (2)分析了基于耦合振荡器的机器人CPG控制模型，提出一种直观、易于实现多种步态的正弦函数CPG模型并进行了仿真分析，仿真结果表明所设计的正弦函数CPG模型能较好的控制四足机器人的trot步态运动。 (3)分析了当前常见的几种足端轨迹规划控制方法，设计了一种三段组合式正弦函数足端轨迹并建立控制系统模型进行了仿真分析，仿真结果表明所设计的足端轨迹控制模型能较好地实现四足机器人稳定行走，摆动足落地冲击较小。 (4)针对四足机器人的足部进行结构设计创新，提出一种足弓式脚掌结构并进行了运动学分析与仿真，仿真结果表明，足弓式脚掌结构能有效防止打滑且具有缓冲蓄能的作用，运动稳定性好。 (5)本文最后提出一种大腿小腿一体化节能腿模型并进行了动力学分析和仿真，所设计的一体化腿结构只需在髋关节处施加驱动即可实现trot步态行走，具有缓冲蓄能、能耗低等优点。
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