跳跃机器人研究是机器人领域的一个较前沿的课题,跳跃机器人被广泛应用于星际探测、军事反恐及资源勘探等领域。相较于行走机器人或轮式机器人,跳跃机器人具有能适应不同地表,跨越障碍及沟壑的特点,所以研究跳跃机器人具有重要意义。由于青蛙跳跃运动具有爆发性强和跳跃距离远的特点,所以本文以生物青蛙为仿生研究对象,基于实验室前几代仿青蛙跳跃机器人的研究成果,进行仿青蛙跳跃机器人技术的研究。首先分析生物青蛙的肌骨骼结构特性及其跳跃运动机理,建立能够完整描述青蛙生物运动特点的关节骨骼结构模型,在此基础上根据影响青蛙跳跃运动的不同因素,将青蛙复杂的生物关节结构简化为4种不同的跳跃结构模型。借助ADAMS仿真软件,对4种模型的跳跃地面反作用力,质心的速度和位移,关节作用转矩等多种运动特性分别进行分析和对比,确定综合指标最优的结构模型,为仿青蛙跳跃机器人原理样机的设计提供理论基础。其次,基于最优结构模型,进行仿青蛙跳跃机器人的原理样机结构设计。机器人的前肢由肩关节和肘关节组成,采用舵机驱动,主要起到起跳姿态调整支撑和落地缓冲的作用;后肢主要包括髋关节、膝关节、踝关节、跗跖关节和脚掌,各个关节采用气动肌肉作为驱动单元,具有较高的功率密度。气动肌肉采用高速开关阀进行控制,有效地降低了机器人的重量。整个机器人的重量分布主要集中在后肢和躯干上,有利于提高能量的转化效率。第三、采用D-H法对机器人原理样机的跳跃过程进行运动学分析,分别建立机器人起跳阶段和腾空阶段的运动学方程,得到机器人前后肢正运动学与逆运动学的解析解。基于得到的运动学解析解,借助MATLAB软件分析机器人腾空阶段四肢末端工作空间。最后,搭建实验平台,进行机器人原理样机的起跳姿态调整和整机跳跃运动实验研究。将实验过程与理论分析过程中的相关数据信息进行分析和对比,验证论文在青蛙骨骼结构简化建模、原理样机设计以及理论分析的正确性和合理性。