目前足式机器人主要有两种驱动方式,一种是液压驱动,优点是动力大、承载能力强、稳定性好,适用于室外复杂的环境;另一种是靠电池驱动,优点是清洁、灵活、噪音小,适用于室内和太空中,但电池的耐久性是一个很大的问题,还没有太好的方法去增加电池的储电量。目前研究已经证明脊柱关节可以提高四足机器人的速度、稳定性和能量利用效率,但对脊柱本身性能的研究却非常少。本文主要研究电池驱动的含脊柱关节四足机器人,分析了跳跃步态下含脊柱含脊柱关节四足机器人的能量利用效率,通过改变步态参数和脊柱刚度来提高机器人的能量利用效率,降低四足机器人整体的能量消耗,增加机器人的续航能力。本文首先分析了含脊柱关节四足机器人的跳跃步态,对步态参数进行了分析,得到了跳跃步态的相位图。依据仿生学原理,根据猎豹的骨骼形态,建立了含脊柱关节四足机器人的简化模型,得到了机器人的动力学方程,同时推导了机器人在跳跃步态各个阶段下的能量状态方程。其次,研究了步态参数对含脊柱关节四足机器人能量利用效率的影响。对含脊柱关节四足机器人的步态进行了规划,得到了机器人足端运动轨迹,分析了机器人腿部在站立阶段和摆动阶段的能量消耗,得到了步态参数和含脊柱关节四足机器人能耗之间的关系,找到了步态参数设计的方法,并证明了最佳步态参数的存在。然后,研究了脊柱刚度对含脊柱关节四足机器人能量利用效率的影响。通过对脊柱关节角度变化量的研究,得到了脊柱关节受力状态方程,分析了机器人能量之间的转化,得到了脊柱关节对机器人能耗的影响,通过仿真模拟实验得到了脊柱运动和最佳脊柱刚度可以有效提高含脊柱关节四足机器人的能量利用效率。最后,为了证明理论分析的正确性,搭建了实验样机和实验平台,对含脊柱关节四足机器人平面样机进行实验,分析步态参数和脊柱刚度对实验样机能量利用效率的影响。实验结果表明:存在最佳步态参数和脊柱刚度使得含脊柱关节四足机器人的能量利用效率最高。