以跳跃运动为主要行动方式的仿生跳跃机器人,与轮动、移动机器人相比较显然表现出更强的越障能力,它运动范围大、易于躲避危险、节省运动能量和拓展运动空间的突出优势,越来越吸引着研究者为使人类生活更方便而不断探索地球秘密的眼球。选择比较有代表性的跳跃生物——蚱蜢作为仿生研究的对象,以生物学蚱蜢的腿部构造为基础,建立一种可实现突然性和爆发性的仿蚱蜢腿部跳跃机器人杆件模型,通过运动学、动力学和仿真模型的分析阐述仿蚱蜢腿部跳跃机器人的运动特征和跳跃运动机理,为仿蚱蜢腿部跳跃机器人试验样机的设计提供理论基础。根据生物学蚱蜢身体构造的分析,通过对蚱蜢躯体和后腿长度尺寸的测量实验,确定其躯体与腿节、腿节与胫节的长度尺寸比例关系,建立一种与蚱蜢跳跃运动规律相吻合的仿蚱蜢腿部跳跃机器人杆件模型。利用所建立的刚性杆件模型,建立D-H坐标系,对机器人模型进行起跳阶段和腾空阶段的正运动学分析,得到躯体质心和各关节的位姿变化规律;通过对腾空阶段的运动学分析,说明了加入单作用活塞式气压缸的优势,使得跳跃的高度在原本纯杆件的基础上又加上气压缸的行程,运动学分析的结果表明模型建立的正确性和添加储能装置的可行性。采用拉格朗日函数法对本文所建模型进行动力学分析,基于运动学的分析结果,得到其后腿各关节驱动力矩的变化方程;通过对起跳阶段的能量分析,计算出机器人模型起跳时所具备的总能量,直到腾空至最高点时根据蚱蜢的姿态分析,揭示从起跳到腾空至最高点时的能量损耗。最后,对仿蚱蜢腿部跳跃机器人进行ADAMS虚拟样机的仿真实验,根据调查分析所得躯体和后腿各节尺寸,在ADAMS/View中建立跳跃机器人平面模型,得到躯体质心和各关节的相关数据,从速度、加速度曲线可以看出,刚性杆件在仿真时受到的冲击是很大的,即使加入扭簧,这种冲击也依然存在,所以在以后的研究中,为了尽量减小这种冲击带来的不稳定,可利用添加缓冲装置的方法来避免。