四足机器人一直是机器人领域的研究热点。随着人们对于四足机器人执行任务时运动效率要求的提高,四足机器人能否实现高速运动成为了衡量机器人运动性能的一个重要指标。本文针对常见的刚性躯干四足机器人在运动中无法借助躯干的形态变化来提高运动速度这一问题,提出了一种躯干上包含脊柱驱动关节的四足机器人仿生结构模型,并对机器人进行了运动学分析,提出了机器人的简化模型并对简化模型进行了跳跃步态下的动力学分析,最后通过虚拟样机仿真实验,对含脊柱驱动关节四足机器人的运动性能进行了评估。本文的主要研究内容如下:首先,对四足机器人的国内外发展现状进行了概述,指出了常见刚性躯干四足机器人的运动局限性,并通过对猎豹等四足哺乳动物进行观察,提出了含脊柱驱动关节四足机器人模型,并对机器人进行了整体结构方案设计,包括自由度的计算、尺寸参数的确定、驱动方案的选择、腿部仿生结构的设计和脊柱关节仿生结构的设计等,并最终完成了机器人的样机制作。其次,对机器人进行了运动学分析,采用D-H法对机器人腿部的每个自由度建立坐标系,通过广义坐标变换对机器人进行正向运动学的推导,通过欧拉变换对机器人进行逆向运动学的求解,并采用SimMechanics机械仿真模块对机器人足端可达空间进行了仿真分析。之后,根据质量弹簧倒立摆模型(SLIP)理论和Raibert的等效理论,将机器人仿生结构模型简化为了含弹簧腿的平面运动模型,并将此模型作为动力学理论分析模型,以跳跃步态作为机器人的周期运动步态,对机器人进行了动力学分析,并对跳跃步态不同阶段的触发条件进行了判定。最后,利用ADAMS仿真软件对四足机器人进行了运动仿真研究,并对刚性躯干和含脊柱驱动关节两种情况下的四足机器人仿真结果进行了对比分析,确定了脊柱驱动关节对于四足机器人运动性能的改善情况。并针对仿真过程中出现的问题,提出了改进方案,为后期含脊柱驱动关节四足机器人实物样机试验奠定了基础。