侦察机器人是一种特殊的移动机器人,需要有卓越的机动性能以及优异的隐蔽工作能力。本课题即是面向灾后搜救、建筑检测、军事侦察等需求,研制一种具有陆空两栖运动能力,具备侦察、感知、操作等功能的机器人。本文从需求出发,总结比较了空中以及陆地行动方式的优劣,提出了一种结合旋翼以及仿生爬行两种运动模式的飞爬机器人,模仿螳螂的运动姿态,研制机器人样机并进行了仿真验证及试验研究。根据昆虫腿结构,本文设计了三段式仿生腿,求解了单腿的最大步长、最大越障高度等指标,指导了腿节比例的优化设计。进一步建立了结合控制的机构动力学模型,对机器人在飞行着陆状态下的响应进行了仿真。制造了样机并将试验与仿真结果进行比较,验证了控制算法的有效性以及仿真模型的准确性。生物腿部的柔性在足式运动过程中起到重要的作用。据此,本文提出了一种小型串联粘弹性驱动器,并针对该驱动器开发了闭环位置以及力控制算法。为精确识别驱动器的参数,对所用的聚氨酯肌腱建立了五项Mooney-Rivlin超弹模型叠加Prony级数表示的粘弹模型,取得了良好的拟合效果。基于该本构模型,建立了驱动器的仿真模型,结合研制的试验平台,验证了驱动器的实用性及控制算法的有效性。侦察机器人工作环境恶劣,需要有较强的防护能力,外骨骼是最佳的选择。在观察三维重建的螳螂腿部关节基础上,本文针对外骨骼形式的仿生腿,提出了一种形态仿生柔性关节,分析了关节设计的限制条件,进行了有限元静力学仿真,最后制造了实物样机,给出了柔性主动关节的形式。该仿生关节具有柔性传导,承载力大,节约空间的优点,并能在过载情况下发生“脱臼”,避免结构件的损伤。