由于腿式机器人对环境有较强的适应性,可应用于科学考察、国防、空间探索等诸多领域,近些年来,仿人双足步行机器人和仿生四足步行机器人一直是机器人领域非常热门的研究对象。虽然研究者们对两足机器人的动步行和四足机器人的静步行都有了非常深入的研究,但对四足机器人的动步行—特别是野外和不平坦路面等复杂地况下的动步行研究还很少。鉴于四足机器人静步行难以适应野外和不平坦路面等复杂地况,本文研究复杂地况条件下类人猿机器人四足动步行具有很重要的意义。为了实现四足机器人在复杂地况下的稳定动步行,身体和腿部的轨迹规划及相应的姿态控制对研究起着决定性作用。由于机器人的腿系统和三维倒立摆模型有着相似的动力学特征,模型的支撑点就是机器人的零力矩点ZMP,另外零力矩点ZMP和重心COG之间存在着动态关系,本文采用基于可变ZMP的三维倒立摆动力学原理来对类人猿机器人进行质心轨迹生成。首先,通过对复杂地况进行分类统一描述,提出了一套通用的越障轨迹规划方法,结合复杂地况下障碍的位置和形状,规划了机器人连续的踝关节轨迹。然后,提出了一种新的支撑区域选取方法,采用了按余弦规律变化的ZMP运动轨迹;为了维持机器人行走时重心高度不变,采用了一套有效的质心高度保持方法;基于三维倒立摆模型,推导了机器人三脚支撑期质心运动轨迹方程;采用三次样条曲线插值规划了四足支撑期加速度连续的质心运动轨迹。最后,通过编程计算生成了类人猿机器人复杂地况下四足动步行样本,在仿真软件ADAMS的虚拟环境下,根据实际的类人猿机器人和实际地面状况建立了三维虚拟样机模型,用具有25个自由度的类人猿机器人“GoRoBoT”进行了仿真实验,验证了本文所研究的步行样本的生成方法,仿真实现并验证了类人猿机器人“GoRoBoT”复杂地况下四足稳定动步行。本文所做的是机器人四足动步行的基础研究,所用的理论和方法同样适用于其他多足机器人。