国内四足机器人研制工作从20世纪80年代开始，取得一定成果的学校有上海交通大学、清华大学、哈尔滨工业大学等。

上海交通大学机器人研究所于1991年开展了JTUWM系列四足步行机器人的研究。1996年该研究所研制成功了JTUWM-III，如图3所示。该机器人采用开式链腿机构，每个腿有3个自由度，具有结构简单，外形轻巧，体积小，质量轻等特点。它采用力和位置混合控制，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，实线了对角动态行走。但行走速度极慢，极限步速仅为1.7KM/h,另外其负重能力有限，故在实际作业时实用性较差。

2.2 国内外的关键技术分析

（1）机械本体研究

四足步行机器人是机电一体化系统，涉及到机构、步态、控制等，而机械机构是整个系统的基础。在机械本体的设计中腿部机构设计是关键。目前，研制的四足步行机器人的腿部机构形式主要有缩放型机构、四连杆机构、并联机构、平行杆机构、多关节串联机构和缓冲型虚拟弹簧腿机构。其中，并联机构可以实现多方位运动，且负载能力强，所以具有较好的应用前景，但缺点是控制系统较为复杂。另外，含有弹性元件的缓冲型虚拟弹簧腿机构，利用弹性元件的特性把刚性连接变为柔性连接，减缓机器人在动态行走时的冲击以及由此产生的振动，因此该机构应用越来越广泛。

（2） 步态研究

步行机器人几种典型步态有：爬行、小跑、跳跃、定点旋转、转向等等。在文献[7]中，提出了爬步态的理论，并证明了这种步态具有最大的静稳定性。对角小跑步态属于动态稳定步态，能提高运动速度。跳跃式步态比其它步态在前进的效率方面上具有明显的优势，但是由于受到腿机构的摆动惯性力和关节处大冲击力的影响，需要较大的瞬时驱动力。另外，跳跃持续的时间是短暂的，为了保证机器人实时可控，必然需要在极短的时间内采集多种信号，这对目前的驱动元件和传感器都提出了极高的要求。目前所研究的各种步态中，跳跃步态的研究是最具挑战性的难点问题。步态分单足和四足的协调配合，无论什么行动都是单足与四足的协调统一。单足行为： 每条腿有两种状态特征：向前走、向后走；对于每一个动作状态来说，分为两步：迈腿和收腿动作。这两步不断的循环，设其周期为T，迈腿的时间为收腿时间的1/3，为整个周期的1/4，这个动作对于每条腿都是相同：每相邻的两个抬腿动作间相位差为1/4周期，由此总结出机器人在行走式的四条腿间的时序关系图，如图4所示：

图4   四足时序关系

机器人要实现稳定的行走的目的，必须保证每时刻都有三条腿处于着地，而另外一条腿用来行走。全部行走的奥秘在于当一条腿抬起来时，其它三条腿是同时着地并且向后退的，这样，机器人把抬起的腿向前迈一步再放下，就走完了一步，之后依次迈动其它的腿，机器人就可以向前连续走动。

（3）控制技术研究

复杂四足步行机器人的控制系统是非线性的多输入和多输出不稳定系统，具有时变性和间歇动态性。目前四足机器人的步行运动大多数是基于步态的几何位置轨迹规划、关节位置控制的规划和控制策略。而对机器人进行单纯的几何位置规划与控制，则会由于惯性、脚力失衡等因素而使得机器人失稳。解决这个问题的关键就是突破单一的位置规划与控制策略，实施机器人力、位置混合控制。在步态生成和控制方面，有理论突破意义的是基于生物中枢模式发生器(CPG)原理的运动控制方法。

（4）驱动能源研究

在线提供能源受到空间的限制，而蓄电池组受体积和重量的限制，因此寻求提供持续可靠的离线自带电源就成了必须。随着新型电池的研发，新型太阳能电池、燃料电池、锂电池等成为较为理想的能量供给来源。另外，通过微波对微型机器人提供能量和控制信号也是一种较为可观的方法。