在凹凸不平环境中,足式机器人与轮式和履带式机器人相比有着无法比拟的优势。足式机器人落脚点是离散的,在工作空间中可任意选择合适落脚点来避障,且借助其灵活身体能够进行全方位移动故即使在不平稳地势中也可保持躯干稳定性。故足式机器人不仅能更好适应非结构化的环境,整机运动也更灵活。本文以德国牧羊犬为生物蓝本,对其进行骨骼解剖学研究和分析,运用Solidworks软件采用模块化设计将MCVN Quadruped(MQ)四足机器人整机分为骨架、柔性腰部和腿部三大模块。运用拓扑学分析柔性腰自由度和耦合度发现符合四足机器人柔性腰设计原则。对比几种常见驱动方式优缺点并采用伺服电机驱动整机,运用虚位移原理计算关节力矩和转速并确定电机和减速机选型。采用将Denavit-Hartenberg Matrix(D-H)法和封闭矢量法联合求解腿部运动学正反解,并将足端规划为多项式轨迹规划方式验证运动学正反解正确性。运用蒙特卡洛法绘制足端工作空间,分析影响足端工作空间因素,依上述因素对工作空间影响确定腿部机构尺寸参数。采用层次分析法确定具有最优性能腿部关节排布方式,将整个系统分为目标层、准则层和方案层。通过对总指数层次单排序和层次总排序计算得到前膝后肘型腿部关节排布方式最好。分析Walk步态腿部运动顺序对稳定裕度影响,依据整机自稳定性最好选择腿部运动顺序为1-4-2-3。制定四足机器人腿部抬起轨迹规划原则,对比几种足端轨迹规划如摆线型、抛物线型、多项式和关节摆动角轨迹规划等优缺点。最终选择多项式和关节摆动角轨迹规划作为MQ机器人轨迹规划,得到轨迹规划驱动函数图形。运用Adams软件对整机Walk步态时1-4-2-3的运动顺序,驱动函数为关节摆动角轨迹规划进行仿真并得到质心位移和关节力矩图,结果显示整机在X、Y和Z方向上质心位移平滑无突变,证明整机在Walk步态时1-4-2-3腿部运动顺序运动平稳,无侧翻和失衡情况发生。关节力矩图证明关节处电机和减速机选型合理且恰当。