步态分为单足和四足的协调配合，无论什么行动都是单足与四足的协调统一形成。单足行为： 每条腿有四种状态特征：向前走、向后走、左转、右转；对于每一个动作状态来说，分为两步：迈腿和收腿动作。这两步不断的循环，假设其周期为T，迈腿的时间为收腿时间的1/3，为整个周期的1/4，这个动作对于每条腿都是相同：每相邻的两个抬腿动作间相位差为1/4周期，由此总结出机器人在行走式的四条腿间的时序关系图，如图1.7所示：

图1.7 四足时序关系

机器人要实现稳定的行走的目的，必须保证每个时刻都有三条腿着地，而第四条腿用来行走。全部行走的关键在于当一条腿抬起来时，其它三条腿是同时着地并且身体前倾使得重心有向前倾斜的趋势，机器人把把运动腿抬起并向前迈出一定距离和角度，再快速放下接触地面就走完了一步，然后依次一个个按照一定规律和顺序迈动其它的腿，就实现了机器人的位姿变化了。在进行转弯时实际上只需要旋转很小的角度就可以实现方向的改变，默认系统边向前行走边转动。

（3）控制技术研究

四足移动步行机器人的控制系统是多输入和多输出的多个I/O接口的复杂系统。有一种叫做“对角线一致”的策略完美地展现了机器人的行走状态，快速灵活协调的多关节运动让机器人更多的高难度动作都不在话下，比如跑跳、快速爬多级高陡台阶、在鹅暖石路上行走、蹲下再站起来等动作，在软件配置方面上引用了加速控制的思想，使机器人的动作更加协调灵活敏捷。

（4）驱动能源研究

目前已经有很多具有大容量的电池问世，常用的廉价的能量供给来源有新型的太阳能电池、燃料的电池、锂电池等。这些电池都具有很好的使用寿命和环保指标，不会污染环境，可回收在利用。

1.3方案论证

侯选方案

(1) 方案一

采用超声波测距模块，机器人很容易的对外界的情况事物进行距离的测量。如图所示的机器人共12个自由度，分配到每条腿有三个自由度，分别为一个摆动自由度和两个腾跃自由度。机器人采用单片机控制，能承受一定负载，行动类似螃蟹，速度不快。

(2) 方案二

如图1.9所示，机器人共8个自由度，都是腾跃自由度，每条腿两个自由度，该机器人前两腿和后两条腿关节都趋向里合，可以确保机器人承受比方案一具更大负载。