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跳跃机器人具备较强的地形适应能力和较大的活动范围,在很多领域拥有广泛的应用前景,成为近年来机器人研究的热点之一。本文以垂直跳跃机器人为研究对象,设计机器人样机、构建动力学模型、设计控制方法、搭建实验平台,并对垂直跳跃机器人样机进行实验研究。本文的分析思路及结论为今后多自由度跳跃机器人的研究打下了坚实的基础。本文的主要分容如下: 首先,基于仿生学原理,设计了垂直跳跃机器人样机及其辅助系统的机械结构,使其具备能够在同一平面内完成垂直跳跃各种动作的结构要求。 其次,从复杂的机构中简化出物理模型,建立基于拉格朗日方程的动力学模型和基于弹簧阻尼的脚底外力模型,并进行了仿真验证。在此基础上,分析了机器人垂直跳跃的运动机理,并对影响跳跃的若干因素进行了仿真研究。 再次,基于跳跃机器人的动力学模型和反馈原理,设计了基于模型、基于传感、以及基于模型和传感等4种控制方法,通过仿真验证了上述方法的可行性,并对运动情况和受力情况进行了对比、分析和总结。 最后,搭建了用于检测机器人跳跃姿态和蹬地力情况的实验平台。针对机器人在垂直跳跃运动中需要完成的动作,分别进行了实验验证。并对可能影响跳跃的因素进行了实验探究。结果表明,压强差和起跳角度对跳跃影响较大。