相对于轮式和履带式机器人,腿足式机器人因为其灵活的移动方式而受到研究人员的关注。在腿足式机器人中,相对于单足和双足机器人,四足机器人运动时稳定性较好,相对于六足及更多足机器人,四足机器人的机械结构比较简洁,所以四足机器人受到了很多研究者的重视。四足机器人正朝着移动速度更快、负载能力更强、地形适应能力更强等方向发展。实现能够高速移动的四足机器人是目前研究的热点,在这种背景下,本论文提出了一种基于足端位置控制的实现四足机器人高速奔跑和四足跳跃的开环控制方法,通过Webots机器人仿真软件对所提方法进行了仿真实验验证,并使用山东大学与山东优宝特智能机器人联合研制的Billy四足机器人平台进行了实物实验验证。论文的主要研究内容如下:(1)首先回顾了四足机器人的发展历史,以及四足机器人快速移动控制方法的研究近况,然后给出了本论文的章节安排及各章内容概要。(2)单腿运动学建模。基于D-H方法,建立了单腿的运动学模型,在此基础上分析了单腿的正向运动学与逆向运动学,并根据单腿的正向运动学、Billy四足机器人单腿各个杆件的实际长度以及其各个关节的实际转动角度范围分析了单腿的足端工作空间。(3)奔跑及跳跃控制方法。使用SLIP模型对四足动物奔跑时的动态特性进行了分析,并以此为基础提出了一种基于足端位置控制的四足机器人Flying Trot奔跑步态控制方法,涉及到竖直方向的腾空控制和水平方向的前进速度控制。在机器人Flying Trot奔跑步态控制方法的竖直方向的腾空控制的基础上,设计了四足机器人的Pronk四足跳跃步态的控制方法。(4)仿真实验。介绍了 Webots机器人仿真软件,在Webots机器人仿真软件中建立了四足机器人Billy的虚拟样机,并在仿真环境中进行了四足机器人的高速奔跑仿真实验和四足跳跃仿真实验,在仿真实验中采集了机器人的前进速度、侧向速度、航向角速度、躯干高度、躯干横滚角和躯干俯仰角等数据,通过观察3D界面中的仿真结果并分析所采集数据随时间的变化情况,验证了本论文所提的四足机器人高速奔跑和四足跳跃的控制方法的有效性。(5)实物实验。介绍了本论文所使用的实验平台,Billy四足机器人的机械结构及控制结构。使用Billy四足机器人做了机器人高速奔跑时的腾空控制实验、机器人高速奔跑测速实验和机器人四足跳跃实验,实验结果证明本轮文所提的四足机器人的奔跑和跳跃控制方法的实际可行性。(6)总结了本论文所做的主要工作以及所提方法的一些不足之处,提出了未来要继续进行的研究工作。