目前,六足机器人以其对地形的适应能力、较低的能量消耗、良好的运动性能和冗余容错特性,在地外探测和核电救灾等场合得到了广泛的应用。在恶劣环境中,机器人机械和电子零件难免会出现故障,但由于远程作业,操作人员不能及时对故障机器人进行修复,这就使得机器人的容错控制规划非常必要。本文从机器人故障后剩余运动能力、故障后工作空间、仿生容错步态和容错运动规划四个方面进行研究,并在六足章鱼机器人样机上进行大量实验,具体内容如下:1.根据机构输入输出关联关系和G_F集理论,对故障后的并联腿和机器人剩余运动能力进行研究。并提出一种新的剩余运动能力评价指标:容错度,即机构的主动驱动个数和机构末端特征G_F集非零元素个之和的数值在故障后与故障前数值的比。用0到1之间的数值直观的描述了机构受故障支链所约束的运动能力和特性。2.利用等效轴角方法描述了机器人的的旋转能力和定位置姿态空间。等效轴角方法能够有效避免欧拉角等方法容易出现的奇异问题。并且在搜索机器人姿态空间时,等效轴角法容易对空间进行划分。在此基础上,建立了故障后工作空间的求解和描述方法,对机器人的剩余运动范围和旋转能力进行较为直观的描述。3.选择螃蟹作为仿生对象,通过对一系列容错行走实验,总结出螃蟹在缺失肢体行走时的三种容错策略。结合六足机器人自身结构特点,得到基于仿生学的3-2容错步态。在确定了步态基本参数后,对每条并联腿的落脚点进行规划得到机器人连续静态步态;保留原始落脚点不变,对机器人ZMP点轨迹进行规划继而得到机器人连续动态步态。随后的仿真和稳定性分析都证明了这两种步态的有效性。4.提出机器人容错运动规划方法。这种方法基于并联腿和机器人的剩余运动能力分析,利用故障腿上功能正常的驱动,牺牲伴随运动来达到实验设计运动的目的。机器人可以像受伤的动物一样摇晃着身体蹒跚行走。机器人保留了当前最大运动能力、维持较快速度的同时,保证负载的安全。这种容错运动规划方法能够大大增加六足机器人的容错性能,也提高了其对恶劣环境的适应能力。通过六足机器人样机实验,进一步验证了方法的有效性和可行性。