黄振彬 王晓磊 孙红岩

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，锦州 121001）

1 研究背景

四足机器人的步态稳定协调已经成为机器人领域的重要研究课题之一，需要先对四足机器人进行运动学分析和步态规划，然后四条腿要按照一定的规则运动，否则无法稳定行走，甚至站立困难。支撑腿和交替腿保持协调运作，四足机器人才会有良好的行走状态。最常见的静步态是三腿架支撑步态walk[1]，而动步态常见的是对角步态trot[2]等。三腿架支撑步态walk的运动速度很慢，属于一足一步的缓慢移动。而对角步态trot的运动速度相对较快，属于小跑前进。无论是采用支撑步态walk还是对角步态trot，决定四足机器人步行稳定性的因素是质心位置的变化[3]。

目前，常用3种方法确定四足机器人的稳定性。第一种，稳定裕度方法，由McGhee和Frank于1968年首次提出。四足机器人的质心和足端边缘在支撑面上的垂直投影组成多边形，通过测量投影点之间的距离，判断四足机器人的稳定性[4]。第二种，力角稳定裕度的方法，在1996年由Papadopoulos和Rey提出[5]。它通过经过四足机器人的质心合力的作用线与质心到支撑面上多边形边陲线的夹角的大小来判断其稳定性。第三种，零力矩点（Zero Moment Point，ZMP）法，最初由南斯拉夫学者Vukobrastovic提出。目前，该方法已经被广泛运用，成为判断稳定性的依据[6]。

研究表明，采用对角步态trot的四足机器人，因为对角线足端两两规律交替，形成了一对支撑项和一对摆动项，所以四足机器人可按照对角步态trot行走。……