腿部機械結構引數的優化設計
腿節長度的確定
根據最後出來的總體機構，該四足仿生機械人每條腿都有肩、大腿、小腿部分的腿節，為方便表達，進行了如圖的標示：
l、l、l——分別為腿部中肩部分、大腿部分、小腿部分的腿節長度
α、β、γ——肩關節、大腿關節、小腿關節的轉角
為實現腿部機構運動時具有一定的靈活性，只具有一定的腿節數是不夠的，其中各腿節的長度對總體的運動效能影響是很大的，在確定腿部總體尺寸後，對每個腿節的合理的比例分配的是相當的重要的。以下通過分析腿節長度對腿部跨度的影響、對抬腿高度的影響、對腿部足端運動空間的影響、對腿部運動靈活性的影響來確定各腿節的長度尺寸。
1. 腿節長度對腿部跨度的影響
圖中為仿生機械人腿部運動的某一瞬間，機構在空間中處於某乙個位置，以座標方程記錄足端的運動軌跡：
x、y、z分別表示足端在已設座標系中沿x軸、y軸、z軸方向的跨度
x=u;（1）
y=h cosθ;（2）
z=h sinθ。（3）
根據三角函式變形，用上l、l、l的腿節長度來表達u和h
u= lcosα+ lcos（α+β）+ lcos（α+β-γ）（4）
h= lsinα+ lsin（α+β）+ lsin（α+β-γ）（5）
1.1各腿節長度對腿部在x方向上的跨度的影響
根據（1）（4）得到
x=u= lcosα+ lcos（α+β）+ lcos（α+β-γ）
再用x分別對l、 l 、l進行求導，即可得到跨度對不同腿節長度的敏感程度，得：
= cosα， = cos（α+β），= cos（α+β-γ）
根據以上三個式子，比較大小可知，敏感程度由轉角幅度的要求來確定，首先確定α、β、γ的變化範圍：
α=20度~60度
β=40度~110度
γ=30度~100度
各腿節在空間的轉角的cos三角函式值如表：
腿部足端跨度最值可根據各關節的轉角來實現（只要轉角在滿足要求的範圍內），雖然三角函式值得到的是乙個數值範圍，但是只要轉角在滿足要求的情況下，取最值來進行腿節長度對跨度的敏感程度的判斷即可。
根據表上各腿節轉角範圍中的一些極限值，可以很好的比較出，各腿節長度對x方向上的跨度的影響程度為l > l> l，小腿腿節影響最為敏感。即，在腿部總長一定，步調一致的情況下，長度比例越集中在小腿腿節上，在x軸方向上的移動速度就越大。
1.2各腿節長度對腿部在y、z方向上的跨度的影響
與1.1同理求出描述敏感程度的式子
y軸方向的跨度就根據（2）（5）得到
y=h cosθ= [lsinα+ lsin（α+β）+ lsin（α+β-γ）] cosθ
z軸方向的跨度就根據（3）（5）得到
z=h sinθ= [lsinα+ lsin（α+β）+ lsin（α+β-γ）]sinθ
再用y、z分別對l、 l 、l進行求導，即可得到跨度對不同腿節長度的敏感程度，得：
= sinαcosθ， = sin（α+β）cosθ， = sin（α+β-γ）cosθ
= sinαsinθ， = sin（α+β）sinθ， = sin（α+β-γ）sinθ
根據以上兩組式子，每組3個式子都要通過比較各腿節在空間的轉角的sin三角函式值大小來確定。
各腿節在空間的轉角的sin三角函式值如表：
腿部足端跨度最值可根據各關節的轉角來實現（只要轉角在滿足要求的範圍內），雖然三角函式值得到的是乙個數值範圍，但是只要轉角在滿足要求的情況下，取最值來進行腿節長度對跨度的敏感程度的判斷即可。
根據表上各腿節轉角範圍中的一些極限值，可以很好的比較出，各腿節長度對y、z方向上的跨度的影響程度都為l < l= l，小腿和大腿腿節影響最為敏感。即，在腿部總長一定，步調一致的情況下，長度比例越集中在小腿和大腿腿節上，在y和z軸方向上的移動速度就越大。這裡y軸的跨度主要表現在四足仿生機械人側向移動的速度和轉身的速度，而z軸上的跨度主要體現了四足仿生機械人在不跳躍的情況之下，穿越障礙的能力。
2. 腿節長度對仿生四足機械人足端運動空間的影響
在進行仿生四足機械人的腿節引數優化設計時，主要是使到xz平面的運動面積能夠越大越好，因為工作面積越大，說明腿部的運動能力越強。其運動空間即是腿的足尖點可到達的區域範圍，其範圍由關節轉角和各腿節長度來決定的。而機械人腿部足端的運動空間的求解方法主要有解析法、**法（朱學彪，液壓驅動四足機械人機械結構設計）和數值法（標註：
曹毅，王樹新，李群智。基於隨機概率的機械人工作空間及其解析表達），其中解析法在工程應用上來看，具有過程比較繁雜，直觀性差等缺點，而**法較其他兩種方法上，直觀性最強，是關於圖形幾何方法求解工作區域，由於本仿生四足機械人腿部的自由度還是比較少，關節數只有3個，進行簡單的分組處理便可，
求解過程為從足端開始，由下至上，逐步求出工作區域。
由於關節的轉角範圍已經給出，求區域邊界時可用到關節轉角的邊界值，
肩部的擺動角度α=20度~60度
大腿的擺動角度β=40度~110度
小腿的擺動角度γ=30度~100度
為方便計算，在原有的總體機構上，把肩部在zy平面上旋轉的關節忽略，只針對分析腿部在肩旋轉關節處於中位狀態時的腿節對機械人足部xz平面運動區域的影響。
第一步：
圖示，ab為肩部l，bc為大腿l，cd為小腿l，當腿節l、 l關節轉角保持不變，腿節l上的關節轉角由30度擺到100度，dd1即是足端的運動座標點所描繪出來的軌跡。
第二步如圖2所示，腿節l關節轉角保持一邊界值，腿節l關節拽著原先圖1所示的運動軌跡一起從轉角最小值擺到最大值，形成圖2陰影部分所示的運動區域dd1d3d2，關於這個區域面積的計算，圖2上並有區域ded1全等於區域d2e1d3的關係，運動幾何圖形填補法可計算出運動區域的面積。
由三角形餘弦定理，可得：
大圓半徑==
小圓半徑==
====0.404
第三步：
如圖3所示，腿節關節拽著原先圖2所示的陰影面積一起從轉角最小值20度擺到最大值60度，圖中的陰影部分就是所要求的仿生機械人足端運動區域。為了方便計算出陰影部分的面積，該部分被分為三部分，第一部分為豎直陰影線的dd1d2部分，第二部分為斜陰影線標示的d2d1d1』d2』部分，第三部分為豎直陰影線標示的d2』d1』d3』，各個部分之間有如下關係：
1.第一部分和第三部分之和等於圖2陰影部分的面積；
2.第二部分的求解以大圓為半徑的40度扇形減去以小圓為半徑的40度扇形的面積。
0.404
[lcos20+ lcos（20+40）+ lcos（20+40-30）] + [lsin20+ lsin（20+40）+ lsin（20+40-30）]
[lcos60+ lcos（60+110）+ lcos（60+110-100）] + [lsin60+ lsin（60+110）+ lsin（60+110-100）]
=+0.635+0.251
觀察得到的式子發現，率先滿足比重大的前半部分，優先使=
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