桑董辉，陈原，高军

(山东大学(威海) 机电信息与工程学院，山东 威海 264200)

0 引言

四足机器人的落足点离散，在其足端达到的范围内可以灵活调整行走姿态，并合理选择支撑点，因此对复杂地形和非结构化环境具有较强的适应能力[1-3]。四足机器人能以最少的腿实现静态步行，具备承载力强、稳定性好和结构简单等优点[4-6]，一直是国内外学者研究的热点。

在四足机器人中，腿部结构多为串联机构，比较典型的有美国波士顿动力学公司的Bigdog[7]和日本电气通信大学的Tekken[8]等。串联机构是一个开放运动链，其所有运动杆件没有形成一个封闭结构链，增加一个运动关节则机构的刚度和稳定性会随之递减，从而导致机器人整体的承载能力低[9-12]。然而，应用于一些救灾和运输领域的四足机器人应具有较高的负载能力。与串联机构相比，并联机构是一个封闭的运动链，结构紧凑且各向同性好，从而使得并联机构具有较好的刚性和较高的稳定性。因此，将并联机构运用于四足机器人的腿部结构，可以提高机器人整体刚度和承载力。

大多数四足机器人的躯干没有灵活的脊柱关节[13-16]，该无脊柱结构会使四足机器人在一些特殊工作环境下存在运动的局限性。例如，急转弯定点转向时，无脊柱结构会使机器人步态调整不及时，从而造成转弯半径大；爬楼梯过程中，无脊柱结构的稳定裕度低，且前腿容易与台阶发生碰撞。从仿生学[17-18]角度，脊柱关节可以有效地提高四足机器人的灵活性和稳定性。……