由于足式机器人对复杂的非结构环境具有良好的适应能力，因此它在现代社会中具有重要作用。但目前关于机器人脚结构设计与承载能力设计方面还缺乏理论指导，为了给机器人脚的研制提供一种新的设计思路，本文以蝗虫脚掌作为仿生对象，设计了一种具花瓣状结构的新型机器人脚，并对之进行结构优化设计，在此基础上根据项目具体设计要求和结构空间条件对机器人脚背做了结构改进设计和仿生脚整体的几何尺寸设计，实验和有限元分析结果都表明该结构具有良好的抓地性能和承载能力，完全满足设计要求。基于蝗虫脚掌有利于稳定附着的主要几何形态和材料特性，利用Pro/E软件设计了一种新型的具有花瓣型结构的机器人仿生脚掌，并利用有限元法对其进行了接触力学分析和结构力学分析。同时使用快速成型法制备了机器人仿生脚掌试样，并利用摩擦磨损实验机CETR对其进行了摩擦性能实验以验证有限元分析结果的可靠性。在此基础上进一步对脚掌结构进行不同花瓣数目的优化设计。研究结果表明，仿蝗虫脚掌的具有花瓣型结构的机器人脚具有优良的地面抓附性能。在保证机器人脚一定承载能力的条件下，机器人脚掌的花瓣数目越少，其抓地性能越好。为了进一步增大机器人脚的摩擦性能，在脚掌底端作出阵列式人形花纹结构，依据具体设计要求对机器人脚进行结构尺寸参数设计和必要的结构改进设计；并对其进行相应的力学分析与实验测试。实验数据与分析结果都表明，该结构能够很好的满足实际需求。