自然界中众多陆生腿足动物因其高度的运动灵活性和崎岖地形适应能力给予人类诸多启发。近几十年来，世界各国研究者持续进行腿足式仿生移动机器人研究，包括仿生结构、运动机理、驱动方式、能量效率、感知技术等多个方面，以期实现非结构化环境下的物资运输、工程作业、野外勘探、救援救灾等任务，弥补轮式和履带式移动方式的不足。目前多足机器人主要有双足、四足、六足等拓扑结构形式，其中四足机器人因其兼具稳定性、灵活性和运动能效成为主要研究对象，而对角步态因良好的动态性、稳定性和对称性而广泛应用于四足机器人运动控制中。
　　本文立足于课题组研发的四足仿生机器人，针对当前样机平台控制需求设计集成机载控制系统和人机交互系统，完成腿部建模实现基本运动控制，进而提出基于足端轨迹规划的运动控制方法提高四足机器人运动鲁棒性，提出对角步态支撑相最优足底力分配方法提高机器人崎岖地形适应能力，并进一步探究负载位置变化时的重心位置在线估计和运动调整方法。论文主要包括如下研究内容:
　　1.针对当前液压四足机器人控制和交互存在的不足，设计集成机载实时控制系统，开发兼具控制、调试、与监测功能的多模式人机交互系统，为实现机器人运动控制提供硬件支撑。深入分析关节和腿部拓扑结构，建立关节驱动模型和单腿运动学、动力学模型，针对腿部运动控制设计基于关节位置伺服的阻抗控制和基于关节力矩伺服的单腿虚拟模型控制方法，在SCalf机器人样机平台上进行基本运动实验验证，为实现四足机器人整体运动控制奠定基础。
　　2.针对四足机器人运动不灵活、缺乏反应式抗扰动响应能力的问题，根据虚拟腿原理提出基于倒立摆模型的对角步态稳定运动控制方法。在机器人支撑相足端运动与躯干姿态稳定性之间建立数学联系，在摆动相落足点与躯干速度稳定性之间建立定性关系，通过足端轨迹规划和腿部主动柔顺控制实现四足机器人多地形全向稳定运动。该方法易于液压驱动四足机器人工程实现，可有效提高机器人抗扰动能力。
　　3.针对四足机器人足-地交互冲击大、地形适应能力较差的问题，采用局部建模方式提出基于模型预测控制的四足机器人运动控制方法。分析建立支撑相足端作用力对系统运动的驱动模型，推导迭代形式的动力学方程实现系统状态空间预测，将足底力分配转化为二次型优化问题实现机器人状态轨迹最优跟随和能量最低消耗，根据伪姿态角概念设计崎岖地形适应策略。通过实验验证该方法可有效提高四足机器人地形适应能力、鲁棒性和运动能效。
　　4.针对四足机器人动步态下重心位置难以实时估计，重心变化影响机器人运动性能的问题，提出四足机器人重心位置误差在线修正方法。深入分析四足机器人欠驱动特性及重心位置建模误差对运动的影响机理，推导重心位置偏差与运动状态的定性关系，设计基于状态反馈的重心位置在线估计和运动调整方法，实现四足机器人负载位置变化时的运动适应。仿真与物理样机实验表明所提出的方法可有效提高四足机器人对负载扰动的适应能力。