陆地上的任何角落几乎都有四足哺乳动物的身影，它们有着运动速度快、灵活性高、负载能力强和复杂环境中的适应能力好等众多优点。如果四足机器人能够具备这些优秀的品质，它们将在军事、民用、资源勘探、地理探险、安全防爆和灾难救援等众多领域发挥巨大作用。因此，针对四足仿生机器人的研究得到了国内外众多学者的关注。四足机器人研究内容涵盖了仿生结构设计、系统建模、步态规划和运动驱动控制等多个方面，尽管已有种类繁多、样式各异的四足机器人被相继研制出来，但是在四足机器人研究领域尚没有形成成熟的完整理论体系。因此，针对机器人研究领域的共性问题仍值得深入研究。为了实现具有移动速度快、负载能力大和复杂环境适应能力好等优点的高性能四足机器人，本文对仿生结构设计、四足机器人整体建模、步态规划控制和实际系统搭建中的关键问题进行了较为深入的分析研究。在液压四足机器人仿生结构设计中，通过分析研究四足哺乳动物的骨骼结构，确定了四足机器人整体拓扑结构；以狗的骨骼结构和运动范围为参考，确定了系统连杆长度和关节工作空间；以蹲伏到跳起过程中所需的最大力矩为关节力矩上限，并进行了估计计算，据此确定了各关节驱动伺服阀控缸的支点位置。以该四足机器人样机为对象，针对性地进行了坐标系设定、关节变量表达和足端姿态描述等数学建模，并详细地推导了机器人正、逆运动学和动力学方程。运动学推导和足端工作空间分析为足端轨迹规划和控制奠定了基础，动力学的分析为机器人关节伺服控制提供了一定的模型指导。为了满足液压四足机器人关节驱动力（力矩）的需求，在保证结构紧凑的同时尽量降低系统重量，课题组自行设计了微小型电液伺服阀控缸。以阀控缸所用的LVDT直线位移传感器为对象，针对传感器非线性输出问题，提出了一种基于直线基元的非线性分段补偿方法，扩展了传感器的可用工作空间。针对非对称液压缸的伸出缩回运动特性不对称问题，分析了不对称特性的产生原因，设计了一种易于嵌入式控制器编程实现的模糊自适应PID控制器。考虑液压驱动输出力（力矩）大、响应速度快等特点，提出了一种基于位置控制的主动柔顺控制方法，降低了伺服阀控缸驱动的单腿系统在高增益位置控制模式下，为满足位置目标而使出最大可能的输出力而造成机器人和环境损伤的风险。在四足机器人步态规划过程中，首先分析总结了四足哺乳动物的步态特点，给出了步态描述所必须的基本概念。然后针对足端轨迹规划中的冲击问题，提出了一种无冲击的足端轨迹规划算法，减小了行走过程中的冲击对机器人造成的影响，实现了机器人的平稳步态运动。考虑机器人单腿冗余自由度的结构特点，设计了俯仰髋关节约束和足端姿态角度约束两种方法，达到逆运动学唯一解的目的，结合足端轨迹函数和步态中各腿相位关系，实现了对角步态(trot)的稳定行走。针对单步走步态(walk)的特点，推导了基于零力矩点理论的稳定判据，并提出了一种次优三角形内稳定裕度最大化方法，实现了四足机器人在平坦地形和非平坦地形下的稳定行走。针对基于模型的步态规划算法机动性、灵活性和适应性相对不足的问题，研究了基于中枢模式发生器(CPG)网络的仿生步态规划方法。通过分析动物节律运动机理给出了CPG网络步态规划的生物学支持。在分析对比现有的神经元模型基础之上，选择Matsuoka模型构成CPG网络，并分析了网络参数与步态选择、周期和幅值等参数的关系。根据CPG输出信号特点，提出了一种基于CPG的单腿约束方法，将神经振荡单元的单路信号输出映射为单腿控制信号，以实现四足机器人在CPG控制下的步态行走。为增加四足机器人的适应能力，利用构造步态矩阵的方法实现典型步态间的转换，借助计算机仿真手段证明了该方法的可行性。最后，建立了液压四足机器人实际样机，搭建了DSP、PC104和PC机的三层控制系统，有针对性地对前面的理论分析和数学模型进行了试验研究。