四足机器人腿部机械机构设计

摘要
机器人的研发和使用现已经成为世界各国的重要科研项目，用它来代替人的操作项目或帮助残疾人完成自己不能完成的项目活动。

在工业，手工业，重工业等方面机器人的辅助功能尤为突出，大大提高了工作效率，节省开支。

四足机器人的行走机构是四足机器人运动的载体。

其中四足机器人的腿部是行走机构的重要组成部分。

因此，本文系统的介绍了国内外四足机器人的发展历史和发展情况，着重分析了四足机器人的腿部的机械结构并对此进行设计研究。

极大的提高了四足机器人的负载能力，减少了驱动原件的使用，同时结合模仿四足生物形态做出本次设计。

对设计的四足机器人腿部机械结构进行了细致的分析。

关键词：四足机器人；腿部机械机构；结构设计;
2.1.2闭环平面四杆机构
这种机构可以克服开链结构承载能力低的缺点，刚度更好，功耗更低，所以在机器人的领域当中收到了非常大的欢迎。

如图 2.5中的机构是我们经常使用的一种闭环平面四杆行走机构，如图 2.6中机器人承受的机体质量是由Z轴的驱动器完成，让机体前进的动力是由X轴和Y驱动器提供的，这样的话，它的内部就得到了非常好的协调和优化。

此缩放式腿机构还有成比例的特点，进而将驱动器的运动推进距离成比例放大成足端部的运动距离。

它的缺点是：缩放机构的直线驱动关节不管是圆柱坐标系还是笛卡尔坐标系都至少需要两个，从而使机械结构复杂，质量重，旦驱动距离影响机器人脚端的运动范围，运动空间较小。

图2. 5平面四杆行走机构
图2. 6平面四杆行走机构坐标系模型
建立如图所示的坐标系模型，髓关节为B点，围绕Z轴旋转，角度为a,悬长为 A 大腿杆A0绕0点旋转，杆长为妇，其与的延长线的夹角为。

；大腿杆。

2绕0 点旋转，杆长为其与8。

|的延长线的夹角为（P：由此可推出A点的运动轨迹方程为:
-x A =ucosa
y A = it sin a式（2-5）
「N = A + L?cosJ3 + L3COS^
.v= L2sin /7 + Z^sin^
众所周知，当四杆机构的两杆发生重合时，机构就会出现死点，为了阻止四杆机构出现死点情况,现有的办法是规定大、小腿杆之间的角度，最大角度为吮心，最小角度为Ymin，在各种情况之下的两杆之间的角度Y，都应该做到满足Ymax> Y > Ymin约束自己的情况。

也正是因为有了这样的条件和限制，腿和腿之间的遂动动作都得到了相应的协调和控制，这才构成了现在的平面运动机构。

另外一方面，平面四杆机构的进化和演进过程是各不相同的，在各种例子当中比较突出的是埃万斯四连杆机构，这种机构形态的简化图如图 2.7,足端出的运动轨迹是连杆曲线的运动出现的轨迹。

这个机构的过人之处就是快捷高效，性价比高。

但是，这种机构比较严重的缺陷就是很容易产生死锁，这就大大的限制了机器人腿部机构在进行动作时的工作空间。

而且，它的控制的难度也来到了一个新的高度。

2.1.3平面六杆机构
平面六杆机构在我们的日常生活上非常常见，其运动副大多为面接触且接触面较大, 承载能力大，且使用寿命长适合传递较大的动力。

六连杆机构中的低副大多是封闭式的, 提高工作的可靠性，能够进行多种运动形式的转换，由于杆件的长度不同造成其形状随着各机构相对长度的改变而改变，所以连杆曲线的形式多种多样。

可以满足一些特定的工作需要。

但六连杆机构在运动中会产生惯性力且难以消除，所以连杆机构不适合高速运动。

经过开环关节连杆机构、平面四杆机构和平面六杆机构的对比，可以归纳出以下特点:
1.开环关节连杆机构其优点在于结构设计紧凑，步行机构在运动中可以达到的运动空间比较大但其缺陷和不足之处就是当大腿运动和小腿运动之间存在耦合，从而使运动协调控制复杂，且负荷能力不足。

2.平面四杆机构承载能力大，刚度更好，功耗更低使机械结构复杂，质量重，且驱动距离影响机器人脚端的运动范围，运动空间较小。

3.平面六杆机构接触面较大，承载能力大，适合传递较大的动力，能够进行多种运动形式的转换但连杆机构不适合高速运动。

综上所述，本文针对机器人更好的解决负载能力问题，经过对比六连杆机构比开环连杆机构和平面四杆机构有着无可比拟的优势，故采用六连杆机构作为此设计的腿部。

使机器人在运动时有更强的负载能力。

第3章腿的选择与分析
3.1腿的配置形式
如图 3.1,四足机构的腿部存在两种不同的排列方式，一个是前对称分布，腿的主平面与行进方向垂直，而另外一种排列方式是向前和向后对称分布，腿的平面与行进方向对应。

根据本文要求采用正向对称分布。

正向对称分前后向对称分
图3. 1腿的配置形式
3.2步态研究
迈步方式为行走机构的步态，即作为行走机构的步伐形式，各国研究人员针对四、六、
八足行走机构的步态研究取得了重大成绩，但这些研究只限制在平地上在严重不平坦的地
面上行走步态（那里可能有站不住脚的存在）的研究始于20世纪70年代中期，包括非周
期性步态研究、自由分析等。

一、步态的类型
四条腿动物正常运动时，大多数是按照对角线原则，即四肢运动的协调顺序，例如有右前腿-左后腿-右后腿-左前腿的迈步顺序，依次循环。

无论任何时刻，地面上至少有三条腿支撑着身体维持自身的平稳，也可以说，离开地面的腿最多有一条。

因此每条腿的动作要求是脚底离开和接触地面的时间比应为1： 3。

在上述步态以外，还存在其他类型的步态
对角小跑，即动物运动时处于快走和快跑中间的一种类型步态，也称作trot步态。

移动时是由处在对角线的两条腿共同推进移动来完成。

单侧小跑，即处于同侧的两条腿作为支撑部分，另外的两条腿作为行进步态。

正常行走
三种步态的左右腿动作相位差为0.5,这样的相位差被称作对称步态，那么其它相位差的类型就可以称作不对称步态，也被称作为Bounce步态，也就是说动物在运动的动作当中四条腿同时跳起离开地面的步态，在行走机制当中比较常见的四条腿行走步态动作有: 爬行步态、四条腿步态、四条腿倾斜步态、四条腿旋转步态以及四条腿的姿势改变步态，
二、步态的选择
基于本设计对腿的要求以及稳定性的原因，trot步态最符合本设计要求，故本设计采用trot步态，也就是在四条腿中不处在同一行或者同一列上的两条腿进行运动动作时，两条腿的运动动作是同步进行的，也就是同时处于摆动动作状态或者支撑动作状态，称为对角小跑状态。

第4章腿的设计
在运动学角度的方面上看，足端部与之相对应的机身其运动轨迹应保持直线行走，为了能够使机器人在复杂路况上行走，腿部的伸长量应该是个变量。

在行走的性能上看，其一是要求机器人在行走过程中的轨迹是直线或者平面曲线，其二是会转向。

因此，腿部运
动机构存在比较重要的几项任务：一是支撑主体的机器躯.体，二是当瓶体向前移动时，除
了脚部动作与向前进的方向同方向运动外，如果体被视为固定的，那么脚的轨迹显示在图
4.1 (a)中。

在此基础上，提出了四足步行机构对腿部机构的要求：
1.腿的脚端相对于身体的轨迹形状应尽可能有曲线和直线。

角度方面是机器人在运动时足端远离的运动曲线，直线方面是机器人在运动时足端支撑整机的重量。

2为了减少由于机器主体的起伏而造成的机器能量耗费过多.，我们应该让其在进行直线运动时保持一定的直线度。

3.在1当中的要求中我们可以发现是不存在关于曲线段的形状要求的，但是，在要求中出现了对最高点的要求，也就是说它的高度将会决定机器人在复杂的地面进行行走或其他活动的能力。

4.在1中，我们还可以确定的是，它要求腿部底端在完成曲线段动作和直线段动作时所需要的时间要相同，也就是说支撑相和悬空相的相位角为n/2.
4.1腿的机构分析
对于我们所研究的四足机器人来说，它的腿部机构是非常重要的。

这就要求我们在研究和设计腿机构时，我们所设计和制造出来的腿机构能够完成确定的运动和确定的承载量, 同时这种机器人的设计和制造还需要达到结构不复杂、操作明了。

这种机器人的腿机构包括开链机构和闭链机构两大类。

开式链机构所进行结构设计相对来说要更性价比高，在日后的工作运转过程中它的改进空间还很大，但它的缺点就是相比较来说它的承载能力小；闭式链机构相比较来说呢它的刚性好，运载能力相比较来说大了许多，而且在耗能方面也降低了很多，但是它的缺点就是工作空间小很多。

四足机器人腿部机构应满足以下要求：从运动学角度看，足部应相对于身体应走直道，为了在不平坦的地面上行走，腿部伸长量应变量：另一方面，在运动的过程中它的运动轨迹(在严重粗糙的地面)需要转向：在机器人的腿部机构方面应加强对于腿部机构刚性和承载能力的研究：从机构的设计和制造的儿项规则来看，腿部机构不应过于复杂。

大量的
腿部机构，将导致复杂的运动难以实现。

因此，腿部机构的设计与制造应该致力于满足机器人运动动作的完成、承载能力提高的、性价比提高等。

机器人的腿部机械结构分为开链机构和闭链机构两种类型。

开链机构相对来说它的属性大，结构相对更为简单一些，但是它的运载能力要小很多，刚度大；它的缺点就是，相比较来说它的精度会更差一些。

闭链机构比较来说就是刚性好，运载的能力要大很多，而且它的能量消耗要低很多，它的缺点就是工作的空间方面是非常的有限的。

经过分析比较之后，本论文选择闭链腿机构进行研究。

在闭链腿部机械结构当中，我们比较常用的应用范围最广泛的就是平面闭链机构。

具有平面闭链机构的行走机构，这种机构的转向运动是通过双层框架来实现的，可以在平面闭链机构的基础上增加另一个摆动自由度来实现转向。

腿部身体运动的必要条件是：（1）机构要有移动副或转动副；
（2）机构的自由度小于2；
（3）足上的点，相对机体的高度是一个变量
（4）机构应具备腿的基本形状。

腿机构的性能要求有：
（1）抬腿运动和推进运动独立；
（2）机构的输入和输出运动关系应尽可能通过简单；
（3）平面连杆机构不与其他连杆机构发生干涉；
（4）要实现直线运动的近似程度，不能因为直线位置的变化而有很大的改变。

可以确定的是，对于以上我们分析各项工作条件的出的要求是很难全部得到满足的，因此在我们进行设计和制造的过程中，应该尽可能多的去满足上述的各种条件为我们的目标，与此同时，我们可以在多种情况中去选择最大程度满足我们需要的步行腿机构。

在当今我们比较常用的，应用范围比较广的腿机构包括：埃万斯机构，正缩放机构，斜缩放机构和拟缩放机构。

迄今为止，国内外行走机构腿的机构形式不外乎关节类、缩放型。

这些机构虽然各有各的特点，但也有缺点。

行走机构腿按照自由度划分为：
（1）单自由度
单自由度的机构其运动链的基本形式是唯一的，有且只有一种。

其基木形式分为瓦特型和斯蒂芬森型。

（2）二自由度
二自由度的机构其运动链的基本形式有许多种。

其基本形式可以划分为缩放型、关节
型和拟缩放型，机构能进行独立的运动。

本设计中，对自由度的要求，步行机构将采用斯蒂芬森型六杆机构，步行器的大小腿采用二杆组，使其足端具有符合需要的相对运动轨迹，二杆组的构件应最大接近于大小腿
的结构，驱动机构采用四杆机构。

腿机构为二杆组，如图4.1所示，A为跨关节，B为膝
关节，C作为足端。

行走机构的运动轨迹应矩形形状，因为有效和成功的跨越障碍保证防止其足部在穿越障碍物之前跌倒，从而失去平衡。

接下来分析D点运动轨迹：
其位置坐标
x h =x c-/2cos/? 式(4-1)
y f >y c~l2 cos/3
式(4-2)
因为AB为大腿的长度，其为所取的定长，列方程
式(4-3)
把式(4-1),(4-2)代入式(4-3),并简化得
也.c o s /? + 乂s in /? + + •「)，：)
= Q2/2
式(4-4) 式(4-4)查询数学手册，可以解"得：
心〃心gWEZIEZ
其中:
z-七.
zV
2/
2
式(4-5)
D点轨迹由一个四杆机构实现，为了驱动方便，取四杆机构为曲柄摇杆机构。

对照四杆机构图谱，只有-10 </<10\能在图谱中找到，综合考虑D点轨迹与图谱连杆曲线一
致性以及机构具有好的构形，确定D的位置尺寸为/3=15.5顷2, / = 9\
相应四杆机构为下图4.3所示。

其连杆点。

'与D点轨迹具有相似的形状，该四杆机构的相对尺寸为
a = 0.3, Z? = 1.05, c = 1.2, d = 1.45, e = l.ll,夕= 122°
将相对尺寸折合成绝对尺寸为：（单位为cm）
/4 = 18.87 /5 = 17.85 /6 = 20.4 /7 =5.1 /8 = 24.65
根据D1与D点轨迹相等的原则，进行装配，其装配尺寸为：
x f =7.5 y f = 7.5 a = 66
其装配后的图形为图4.4所示：
4.2单条腿尺寸优化
据儿何图形HGEFH, HGEDBAFH 的封闭型条件，得到两个方程：
(/7 cos 仇 +15 cos 俱 一 /8 sin a)2 + (/7 sin 玖 + /5 sin 但 一 /8 coscr)2 一=0
(l 7 cos^ +/5 cos^2 -/4COS (^4-^2) + /3COS ^ -4 sina-jy )2 + 式(4 8)
(/7 sin 族 + £ sin 但 一 /4 sin(0 + 人)一，sin 虫 一 4 cosa — x f )2 - 7(2 = 0
式(2-8) ， (2.9)中分别用9表示了用和。

3,既:
u 2 cos 。

？ + v 2 sin g + w ，2 = 0
引入符号:
% = l-j cos 。

] 一 4 sin a
V] = Z 7 sin 。

〕-/8 cos a Uj cos + 耳 sin+ W| =0
式(4-9) 式(4-10) 式(4-11) 式(4-12)
G
24
u 2 = 213(/7 cos) +15 cos 右-Z 4 cos(/7 + ) - /8 sin « - y f )式(4-14)
v 2 = 2/3(/7 sin 。

| 一 £ sin (j )2 + /4 sin(/7 + 饱)+ [ cos a + x f )式(4-15)
在机构的第i 和位置，AD 间的距离为:
引入符号：
x d _ = —l 7 sin 。

2 一 4 sin 右 + /4 sin(/7 + 心)+ 4 cos a + 勺式(4-17)
y di = Z 7 cos S + /5 cos- /4 cos (尸 + 心)一 4 s in a -式(4_ 18)
在机构的第i 个位置，此时足端C 在坐标系xAy 下的位置坐标为：
% =明 + L sin 内 +12 sin (代 + /)
式(4-19) = )0 +，3 cos 代 +，2 cos (如 + /) 式(4-20)
按照表I 给出的足端第i 个点位的坐标为(也，乂)，则进行机构尺寸优化的目标函数 可建立如下：
F(X) = ?>[(% -也-* )]
式(4-21)
/=i 其中，^->0为计算因子，根据具体要求选定，一般在足端着地的各点位上，为保证 机构运动的平稳，&可取大一些；在足端离地的各点位上，九.可取小一些，优化设计变量 为：
{x} = {‘，12, 4，勺，力，Q ，”，/，
优化设计的约束条件主要是：机构的封闭性条件，曲柄存在条件，及腿部的构形条件, 既：
4 + 4 - 4 - 4 / 4-/ _/ _/ % T V ‘
5 / / +/ _/ _/ '5 〒 ‘8 ‘
6 b
7 、/i -|4 - 4
_ /j +/；+/；_/；_ 2,7,8 sin(a +。

|) W]= 式(4-13)
式(4・16)
4>0
>0
>0
>0
目录
摘要 (I)
第1章绪论 (1)
1.1研究背景 (I)
1.2国内外现状 (1)
2.1.1开环关节连杆机构 (5)
2.1.2闭环平面四杆机构 (8)
第3章腿的选择与分析 (10)
3.1腿的配置形式 (10)
3.2步态研究 (11)
第4章腿的设计 (11)
4.1腿的机构分析 (12)
4.2单条腿尺寸优化 (16)
4.3腿部机构的确定 (18)
4.3.1足端轨迹要求 (18)
4.3.2腿部结构模型建立 (19)
第5章仿真与建模 (20)
5.1仿真 (20)
5.2建模 (24)
结论 (25)
参考文献 (25)
4.3腿部机构的确定
4.3.1足端轨迹要求
四足机器人在行走过程中，每条腿依次经过抬腿、前伸、支撑着地一系列动作带动机器人前进的周期性过程。

一个合理的腿部机构，足端轨迹选择为一个椭圆形轨迹，同时为减少腿部抬起和落地时产生的冲击，足端在抬腿及落地时的轨迹应平滑过渡到圆弧段。

据此，采用如图4-1所示的轨迹。

图4-1足端轨迹图
在机构学中，能够产生上述类似行走步态的运动轨迹的机构有很多，在这里选用切比雪夫四杆机构。

该机构是由切比雪夫在1850年提出，连杆曲线形状取决于各杆件参数的选择。

当各杆件参数不同时，运动轨迹也不同，因此在设计过程中需要通过合理的方法选择合适的杆件参数。

如图4-2所示，切比雪夫连杆机构模型简图。

图中机架固定点AD,令AD之间的距离为p, AB长度为r, DE长度a,其中AB是曲柄，DE为摇杆，BC为长度为2a的连杆机构，点E为BC的中点，BE=EC=ao
Y A
图4-2切比雪夫连杆机构模型简图
4.3.2腿部结构模型建立
本机构设计中，采用切比雪夫四杆机构为基础和平行四边形缩放机构衍化得到的多连杆机构。

如图4-3所示，LEDBC是切比雪夫四杆机构，PBAH是平行四边形缩放机构。

L、C、P为机体上的固定点，杆件LE是曲柄，杆件CD是摇杆，当LE逆时针旋转一周时，切比雪夫四杆机构LEDCB能够在B点处产生椭圆形的曲线轨迹。

然后由平行四边形缩放机构PBAH的A点放大了切比雪夫四杆机构产生的B点轨迹。

放大比率取决于HI和IA 的杆长比率。

Y
第5章仿真与建模
5.1仿真
为了缩短机械设计时间，制造周期和提高和验证腿部机构的可行性，测试其运动特性, 模拟设计中的各个杆件参数以及各杆件之间的连接和运动关系。

在SAM仿真程序中建立机构仿真模型。

各机构参数如表5-1所示。

表5-1机构参数表
切比雪夫四杆机构尺寸 平行四边形缩放机构尺寸 m=9
a= 18 I] = 108 b?=54
c=22.5
d=22.5 12=72 f=22.5 b|=27 在SAM 中进行机构运动模拟和仿真时，能够根据腿部实际工况对各种不同运动副进 行连接设定，从而能够使腿部机构按照实际运动要求进行动作。

在创建单腿腿部机构时, 按照给定的尺寸建立腿部几何模型，然后分别对各杆件的杆长进行约束，分别对各杆件添 加旋转约束副，最后给曲柄LE 添加运动副，令其以 1.256rad/s 逆时针方向转动，可以得 出腿部A 点和B 点的运动轨迹,
I
I
o.o ------------------------- !
-0.5 ------------------------- 1 -----------------------1
------------------------------- 1 ----------------------- -04 -0.2 0.0 0.2
0.4
X[m]
图5-1单腿机构轨迹图
如图5-2所示，四足机器人运动过程中前半部分身体两条腿的运动状态，实线表示右 腿，虚线表示左腿，右腿所示状态为a=0。

时，右腿处于平动阶段，左腿所示状态为a=180。

时，腿向前迈进的阶段。

观察轨迹曲线我们发现，在曲柄一个转动周期内，在两端时的点 的密度比中间段的点的密度更大，点的密度越大说明轨迹点运动速度越慢，反之速度越快, 因为在一个转动周期内，曲柄是匀速的，因此，在非推进阶段的速度要小于推进阶段的速 J.3
度，说明腿推进阶段的速度较大，因此保证了四足机器人快速行走的能力。

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4
X[m]
图5-2四足机器人前半部分身体运动
通过实验分析发现，足端轨迹步长S、步高H与机构设计时变量a、h之间存在一定的关系。

通过改变机构设计参数观察到，变量a的值改变时，轨迹点A的运动轨迹具有明显变化，当LC距离增大时，即a值增大，我们发现，步长S会缩短，步高H会增加；当 a 值减小，步长S会增加，步高H减少，如图5-3所示。

-0.3 -0 2 -0.1 0.0 0.1 0.2
X[m]
图5.3改变a值对于步态的影响
当设计变量h的值发生变化时，即CP之间的垂直距离减小时，点A的运动轨迹相应的也会发生变化。

当h减小时，点A的运动轨迹随着h的减小幅值加大，说明h减小可以增大四足机器人腿部机构的越障能力，如图5-4所示。

-0 1
X[m]
图5-4改变h 值对于步态的影响
通过以上分析可以知道，改变腿部设计参数可以产生不同的轨迹曲线。

因此在之后的 设计中，采用该机构设计腿部机构是，可以根据腿部设计要求，设定不同的腿部杆件设计 参数，完成不同的设计目的。

5.2建模
本文基于UG 画图三维软件进行建模，采用带传动的方式充分减少了驱动原件，减少 了整机质量提高了行走效率，底部足式结构便于机器人行走和有效的越障能力。

如图5-5 所示。

0.0 -02 -0.3 -0 5 _h==Q.Q1_}
00
一1
图5-5三维模型
结论
本文在总结分析四足机器人行走机构的基础上，结合生活上的研究与需要，设计了新的四足机器人行走机构，采用六杆机构作为四足机器人的行走机构，提高了其负载能力以及动作的连贯性。

此机构经建模与仿真验证了其行走过程的稳定，并且具备速度和越障的能力，腿的配比形式，选择和设计的步态符合设计要求，本文的最大的亮点是齿形带传动有效的减少了驱动原件。

此外此机构仍需进行大量的实验来证明其行走能力和改进之处。

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致谢
相逢一见太匆匆，校内繁华几度红，行文至此落笔处，也意味着大学生活即将结束，始于2017秋，终于2021夏，日之所及，皆是回忆，心之所向，皆是过往，忘不了图书馆的霓虹灯，忘不了期末紧张的备考，当年不以为然，总觉得来日方长，殊不知人生是减法，纵使万般不舍，但仍有心怀感激，会想起在衡院结识的同学，诲人不倦的老师，各种美好的回忆历历在目。

桃李不言，下自成蹊，学贵为师，亦贵为友，首先要感谢我的恩师常亮老师的悉心教导，从课题的选择到相关文献的搜集，到论文撰写过程中都做出了指导意见和建议。

常亮老师认真负责的工作态度以及待人真诚的品格，给我留下深刻的印象，是我终身学习的榜样。

在此，特向恩师常亮致以深刻的谢意。

父母之爱子，则之计深远。

感谢父母二十余载的悉心培养和教育，感谢他们在我求学之路上的无私支持与默默付出，在我遇到困难困惑时指点方向，在我感到烦恼时耐心开导, 做我最坚强的后盾，祝愿父母在以后的生活中身体健康，万事顺意。

另外，在大学期间的学习中我收获的不仅仅是学业的提升，收获的不仅仅是学业的提升更是人生的财富。

祝福老师，身体健康！
祝福昔友，前程似锦！
祝福吾校，作育英才！
山水相逢，终有一别，和平西路1088号，衡水学院，我们后会有期!
第1章绪论
1.1研究背景
近年来，我国智能机器人应用技术突飞猛进，智能机器人应用技术领域和与智能机器人应用相关的研究领域都成为了我国新时代引领科技创新的科学研究。

在智能机器人中四足机器人最为突出，四足机器人结合了仿生学、机械工程学等多种学科的最新研究成果。

同时，在机电一体化当中，四足机器人可以说是最完美的实体研究。

因此，在智能机器人应用技术中，对于四足机器人的研究的重要性不言而喻。

根据我们对于陆地表面地形地貌的研究，我们可以总结出在地球的大部分陆地上，地表是不平坦且不规则的，而且存在一些地形特殊且人类几乎根本无法到达的区域，在这些区域往往都存在对人类生命产生威胁的因素。

在这些危险地区的生活和工作都非常依赖于机器人，足式机器人与轮式机器人相比来说，足式机器人有着轮式机器人所没有的特点。

它在行走时通过地面支撑的孤立离散化来达到与轮式机器人相同的地面支撑效果，但是与传统的轮式机器人相比，它的优点就是可以轻松地跨过复杂的障碍物，可以在不同的地面进行360度的运动，不仅不会损坏路面而且对自身磨损几乎可以说是没有。

它还对复杂地面具有很强的适应能力和运动的连贯性。

机器人行走机构腿的数量相对于步行机器人的步态形式和稳定性有着直接影响。

双足机器人比四足机器人的负载能力较弱、稳定性低：此外与六足或者八足机器人比较，机械结构和控制系统较为简单，便于控制，实现了高速行走的特点，从而四足机器人具有非常广阔的前景。

1.2国内外现状
自上世纪末期，国内外对于四足机器人技术的研究发展非常迅速，但是国内发展水平却暂时落后于一些西方国家，国外已经在日常生产生活上应用了大量四足机器人，研究现状如下。

西方国家军方将“小狗”机器人的动作学习进行了非常多的研究，如图1.1所示。

很多的美国科学家们通过利用这种类型机器人来研究和发现机器人系统中的动作、环境感知、复杂地形之间的运动关系。

它有非常重要的作用可以在战场上发挥，如：在复杂的地形运输子弹、医药、食品等物资。

它不仅可以走和跑，而且还能面对有高度障碍物进行跨越。

该款机器人的动力是通过液压系统的汽油发动机提供。