我国幅员辽阔,占地960万平方公里,其中不乏大面积的山地、沟壑、沙土等复杂地形。由于传统轮式、履带式移动工具的局限性,在复杂环境中运输、勘探、侦查、巡逻等任务均需由工作者步行完成。仿生四足机器人运动过程中只需要一些离散的支撑点即可实现复杂环境下的行走与翻越,其灵活性远高于传统移动机器人,在加装机械臂等操作设备后,能够代替人完成复杂、危险的工作,有着不可比拟的优势。移动速度作为四足机器人重要性能参数,高速且稳定的行走能够大大提升机器人工作效率,同时在某些特定工作中“高速”还是成功完成任务的关键。经过上亿年的进化,生物界中有很多运动能力强的四足哺乳动物,如猎豹、马等。实现机器人快速奔跑最行之有效的方法就是借用大自然的力量,对生物界奔跑能力强的动物进行仿生研究,分析不同速度下的步态选用准则,并设计简单有效的步态控制策略。机器人良好的顶层控制策略也需要高精度底层控制作为支撑,腿部摆腿与力伺服控制在高速奔跑中显得尤为重要,稍有不慎就会摔倒导致奔跑失败,而机器人自身腿部动力学作为关键干扰量之一,若能对其进行补偿,将大幅度提升腿部运动控制效果。本文以实现机器人高速奔跑步态控制,提升高速四足机器人腿部运动控制性能为目标,重点开展以下工作:（1）分析哺乳动物的常用步态,了解各种步态的应用场景与优势,从哺乳动物常用高速奔跑步态入手,对哺乳动物高速步态下的动力学系统进行简化,得到简单的多杆模型;分析双飞行相Bound步态与Rotary gallop步态不同运动相位下的力学环境,研究步态的运动原理并推导其动力学模型;介绍高速四足机器人腿部机械结构及驱动元件,推导腿部极坐标运动学与静力学。（2）在高速步态动力学分析的基础上,基于SLIP模型“三分法”的控制思路,设计双飞行相Bound步态奔跑控制策略;随后优化SLIP模型得到具备两条触地腿的D-SLIP模型,分析其动力学特性,设计D-SLIP模型的运动控制策略,并将其作为Rotatory gallop步态单侧腿机理模型应用于步态运动控制策略中;最后搭建SLIP模型、D-SLIP模型、双飞行相Bound步态、Rotatory gallop步态四组Adams虚拟样机与MATLAB/Simulink联合仿真控制系统,对所设计控制策略进行验证。（3）对机器人腿部进行分析,结合受力特性与结构特性对腿部进行简化,利用简化后模型推导并得到机器人腿部动力学;针对高速四足机器人腿部,设计基于力阻抗控制实现方法,结合机器人腿部运动学正反解与静力学正反解搭建基于力阻抗控制框图,阐述具体实现过程;将动力学引入到机器人腿部基于力的阻抗控制系统中,分别针对腾空相与触地相搭建基于动力学补偿的力阻抗控制系统框图,并分析动力学补偿原理;最后,搭建Adams与MATLAB/Simulink联合仿真控制系统,对基于动力学补偿的力阻抗控制方法进行仿真验证。（4）对高速机器人样机、控制系统、传感元件与奔跑平台进行介绍;进行高速四足机器人样机摆腿实验、弹跳-跌落实验等测试实验,实验结果表明机器人样机具有良好的运动控制效果;引入双飞行相Bound步态控制方法,搭建实验控制系统并进行奔跑控制实验,实验结果表明高速机器人性能良好能够进行稳定的加速奔跑,步态控制方法具有正确性和可行性。