机器人集合了机械、电子、信息处理、控制、人工智能等多种学科技术,是目前学术以及应用层面均非常活跃的研究领域之一。经过几十年的发展,机器人领域已经来到了由概念发展到真正为人所用的关键时期。在足式移动机器人中,四足机器人有运动速度快、灵活性高和稳定性好等优点,将在物资运输、灾害救援、军事察打以及众多民用领域得到广泛应用。因此,开展四足机器人的研究具有重要的理论和现实意义。液压驱动的四足机器人作为一个重要分支,吸引了众多研究者的关注。由于采用液压驱动,液压四足机器人具有移动速度快、负载能力强的特点,是实现大负载下高动态行走的首选方案。本文针对液压四足机器人的一些关键技术进行了研究,包括电液伺服阀控缸的高精度位置控制、四足机器人的腿部柔顺性控制及静动态稳定行走。电液伺服阀控缸作为液压四足机器人的基本驱动单元,其位置控制性能决定了单腿的轨迹跟踪效果,从而对四足机器人的行走稳定性产生重要影响。电液伺服阀控缸具有非线性、参数未知和参数可变等特点,传统的线性控制方法不再适用。另外,足式机器人进行步态切换时,电液伺服阀控缸将承受很强的负载变化,这对控制算法的鲁棒性提出了较高要求。同时,移动机器人控制器资源有限,要求控制算法简单、计算量小且便于实现。针对上述特点,本文提出了具有快速参数自适应的鲁棒控制算法,并针对其复杂性爆炸问题对该算法进行了进一步简化,得到了适用于液压四足机器人的电液伺服阀控缸高精度位置控制器。为减小足端触地冲击力、提高行走稳定性,本文对四足机器人的腿部柔顺性进行了分析和研究。液压四足机器人腿部关节在位置伺服控制时具有较高刚度,触地时足端将产生巨大的冲击力。弹簧阻尼器能够在一定程度上减小冲击力,但其刚度和阻尼不可调,对机器人的负载变化适应能力不强,容易出现弹簧过度压缩或足端触地震荡。为更好地适应负载、调节单腿的等效刚度和阻尼,本文设计了主动柔顺与被动弹簧相结合的控制方法。采用该方法后,足端通过主动柔顺与被动弹簧缓冲足端的冲击力并吸收剩余能量,实现了机器人单腿的低冲击稳定触地。机器人的静步态行走是机器人越障、通过复杂路面时的首选行走方法。传统的静步态行走研究主要是在激光雷达、双目视觉等传感器辅助下先获得地形信息,再考虑机器人的地形通过能力。当地形参数未知时,本文提出了一种基于姿态传感器的地形模糊估计方法。根据四足机器人行走过程中的腿长和姿态数据,实现地形的横滚和俯仰参数估计。通过姿态和重心调整算法,提高了机器人在未知复杂地形下的静步态通过能力。对角步态具有较高的运动速度及较低的能量消耗,是四足机器人的重要行走步态。为提高四足机器人在对角步态下的行走稳定性,本文将对角步态与摆腿回缩技术结合,设计了基于贝塞尔曲线的足端轨迹,分析了回缩率对机器人行走稳定性的影响。仿真和实验验证了该方法能够提高足式机器人水平和垂直方向上的稳定性。基于模型的等效分析是足式机器人动步态稳定行走的重要研究内容。四足机器人的单腿是具有多自由度的复杂机构,直接分析具有一定的难度。因此,学者提出了单腿的弹簧负载倒立摆等效模型。弹簧负载倒立摆模型将单腿等效为弹簧-质量系统,但是等效弹簧与实际弹簧存在角度偏差,因此等效效果差。针对该问题,本文提出了关节型弹簧负载倒立摆模型,通过设定关节角度使等效弹簧与实际弹簧位置重合,提高了单腿模型的等效效果。另外,分析了新模型的近似解析解、回归映射和自稳定性能,并设计了基于该模型的跳跃步态控制方法。理论分析和仿真结果验证了新模型的有效性,为四足机器人的动态稳定行走提供了新的思路并奠定了理论和实践基础。