弹跳运动因其着地点的非连续性、高动态性以及强大的越障性能使得弹跳机器人拥有极强的运动能力,非常适用于军事行动、考古研究、星际探索和灾后搜救等地势复杂的领域。本文以蝗虫为仿生原型,建立仿蝗虫弹跳机器人的结构模型,并对其动态性能进行了研究,为实现高性能的仿蝗虫弹跳机器人奠定基础。(1)基于对蝗虫的生理结构及其弹跳腿的组成,通过对比分析几种不同驱动方式的优缺点确定了仿蝗虫机器人的弹跳机构动力源结构,并分别建立了两代仿蝗虫弹跳机器人的结构模型,通过分析和比较确定了最终研究的机器人结构方案。(2)依据实际情况中蝗虫的运动特性,对仿蝗虫弹跳机器人实现的运动过程进行了分析。运用D-H方法进行了运动学分析得到机器人相关运动学参数,同时采用拉格朗日法对机器人进行了动力学分析,得到关节力矩关系,并给出仿蝗虫弹跳机器人的起跳判断依据。(3)基于ADAMS虚拟样机仿真软件建立机器人的样机仿真模型,分别对机器人的行走过程和弹跳过程进行了仿真,验证了仿蝗虫弹跳机器人机体结构的可靠性。同时分析了不同摩擦系数对机器人行走及弹跳运动的影响,并为仿蝗虫弹跳机器人物理样机的制作和材料的选择提供了理论基础。(4)以弹跳腿的蓄能弹簧变形量最大为优化目标,运用信赖域优化算法对弹跳腿的结构参数进行了优化设计,从而得到更合理的结构尺寸以及更优越的弹跳性能。同时将其在弹跳阶段的运动性能与优化前对比分析,验证优化的合理性。本课题通过对仿蝗虫弹跳机器人的机构模型、运动学和动力学模型、运动仿真及其结构参数优化的研究,得到合理的机器人机械结构尺寸及动态性能分析方法,对弹跳机器人具有一定的理论价值和现实意义。