目前大多数四足机器人的躯体都是刚性的。但是在高速奔跑中,猎豹的躯体存在着剧烈的蜷曲与伸展运动。随着四足机器人的研究重点转向高速奔跑运动,含脊柱关节四足机器人逐渐受到越来越多机器人研究者的关注。对于含脊柱关节四足机器人,目前大部分研究都将重点集中于稳定移动的控制算法,对运动的基本性能研究的较少。而深入了解含脊柱关节四足机器人的运动性能对其结构设计和控制算法研究都有十分重要的意义。所以,有必要从动力学角度深入地分析含脊柱关节四足机器人的运动性能和脊柱运动对系统运动性能的影响。本文首先建立了含脊柱关节四足机器人的简化模型和动力学方程,之后获得了该简化模型的周期运动,然后分析了脊柱运动对腿部支撑时间和腿部受力峰值的影响,最后对含脊柱关节四足机器人的运动性能进行了实物实验研究。在了解刚性躯干四足机器人简化模型和猎豹躯体运动形态特征的基础上,建立了含脊柱关节四足机器人的简化模型,称其为含脊柱关节模型。依据欧拉–拉格朗日方程,含脊柱关节模型的动力学方程也被推导了。依据一种刚性躯干四足机器人简化模型周期运动的生成方法,研究了含脊柱关节模型的周期运动,推导了含脊柱关节模型的庞加莱映射函数,并利用牛顿–拉夫逊算法搜索了其庞加莱映射不动点。结果表明:使用该方法可以获得含脊柱关节模型的周期运动。以四足机器人简化模型的周期运动和动力学方程为基础,对含脊柱关节四足机器人的运动性能进行了仿真研究,主要分析了脊柱运动对腿部支撑时间和腿部受力峰值的影响。在分析中,依据竖直弹簧振子模型,将四足机器人简化模型的平面运动近似视为了竖直振动。分析结果表明:脊柱运动对腿部支撑时间是没有影响的;脊柱运动可以减小腿部受力的峰值。为了证实仿真分析结论的正确性,对含脊柱关节四足机器人的运动性能又进行了实物实验研究。搭建了实验平台并利用实验平台完成了四个实物实验,研究了脊柱运动对系统水平运动速度、能量利用效率、腿部支撑时间和腿部受力峰值的影响。实验结果表明:脊柱运动能够提高水平运动速度和能量利用效率;脊柱运动对腿部支撑时间的确是没有影响的;脊柱运动确实能够减小腿部受力的峰值。