跳跃机器人拥有着良好的环境适应能力,可以在复杂的地理环境下进行探索任务。现有的跳跃机器人大多以弹簧或气缸作为驱动元件,电机及压缩气体为动力源,进行一次跳跃过程后,能够再次进行跳跃的难度较大。为了方便进行连续跳跃,本文在已有的仿蛙跳跃机器人平台的基础上,设计了一种适用于跳跃机器人的空中姿态调节的装置,并提出了姿态控制方法。本文首先针对姿态稳定任务对跳跃机器人进行了结构优化设计,使其具备姿态稳定能力,并针对结构设计不合理的地方进行分析及优化。对新的仿蛙跳跃机器人进行运动学及动力学建模,包括准备阶段以及滞空阶段的模型。使用拉格朗日方程对简化的机器人模型进行动力学建模,使用Simulink Simscape进行动力学仿真,得到此机器人的线速度、角速度的变化规律,分析了机器人姿态不稳定的原因。其次,受到卫星的姿态调整机构的启发,将航天领域常用的姿态调整部件飞轮用于跳跃机器人。本文从理论上分析了跳跃机器人与卫星姿态控制的相似性,并提出了利用动量矩守恒原理来控制机器人空中姿态的方法,并对其原理进行仿真验证。选用了无刷电机来实现此功能,于是对飞轮所需电机进行建模分析,并使用PD速度控制器对无刷电机进行速度控制,利用Simulink进行了仿真分析。提出了一种姿态规划方法,令跳跃机器人在着陆时前肢关节所受力矩最小,得出了前肢调整角以及姿态调整角,为后续控制提供控制目标。再次,设计了机器人的控制系统,包括下位机软件、硬件和控制算法。将多种传感器用于跳跃机器人的姿态、距离、压力检测,便于分析跳跃过程。使用卡尔曼滤波对姿态传感器采集的数据进行处理,得到实时的角位置和各轴加速度。提出了两种基于电机启动转矩大小的控制策略,第一种是以降低机器人自旋角速度为控制目标,用于低转矩电机。第二种是基于前馈PID控制的位置控制,通过前馈控制器提高系统的响应速度,并使用PID控制进行姿态角的跟踪控制,用于高转矩电机。在仿真中均得到了有效的验证。最后,搭建了姿态测试实验平台,上位机的软件编写,测试了飞轮系统的响应速度,使用实验验证了飞轮对固定状态下的机器人的姿态调整的原理。最后测试了姿态调整机构在实际跳跃过程中的有效性,验证了姿态稳定系统的有效性。