四足机器人因其良好的机动性与功能性,在工业、航天、娱乐及军事等领域得到广泛的应用。近年来,四足机器人技术囊括的学科越来越多,其关键技术得到了很大的发展。四足机器人的振动特性、抗干扰能力和稳定性等机械性能的研究,是深层关键技术研究的重点之一。有关四足机器人机械特性的传统研究主要专注于运用较为复杂的控制技术来优化系统的振动影响和提高稳定性,但对于通过改变机器人的结构参数来提高机体的抗干扰性和稳定性的相关研究较少。因此,本文以小型电机驱动的四足机器人为研究对象,针对机器人的机械振动特性及稳定性问题展开研究,具体研究内容如下:首先,以蹄行动物的骨骼结构为灵感来源,设计一种以电机为驱动件,蜗轮蜗杆为传动件的四足机器人,确定其结构参数,并建立了机体的Solid Works三维模型并搭建物理样机;利用D-H法建立四足机器人的运动学模型,并构造了腿部速度雅可比矩阵;利用拉格朗日方程进行了四足机器人腿部动力学建模;根据所建立的运动学与动力学模型设计四足机器人的行走步态,并进行了基于ADAMS的运动仿真。其次,分析四足机器人的腿部振动机理,简化四足机器人腿部弹性动力学模型,并建立了腿部振动微分方程;结合有限元原理,利用ANSYS workbench进行腿部主要弹性元件的刚度矩阵和阻尼矩阵的确定,并进行主要弹性元件的模态分析,获得了相应的固有频率与振型;利用机械振动原理,求解了摆动相和支撑相两个状态下腿部对外界激励的响应。此外,分析四足机器人机体的振动情况,为避免腿部在运动时产生振幅叠加,确定了腿部的振动优化方案;理论分析腿部有阻尼系统的衰减振动,并求解了振动允许条件;对腿部进行基于ANSYS workbench的动力学分析,得到了不同阻尼比下衰减振动的振幅随时间的变化曲线,仿真结果表明,增大系统阻尼比能有效缩短机器人由振动到达稳态的时间。最后,以机器人静态稳定判据为评价标准,分析了四足机器人的静态稳定性;结合动量矩定理,求解了四足机器人的极限静态稳定条件公式;提出一种四足机器人横摆姿态,并求解了该姿态下四足机器人的静态稳定性;利用ADAMS分别对四足机器人的直立姿态和横摆姿态进行了运动仿真和静态稳定性比较分析,结果表明横摆姿态相对于直立姿态而言具有更高的静态稳定性。以上研究为后续机器人的机械动力学行走控制和智能路径规划提供理论基础和技术支撑。