跳跃运动的动物与机器人领域相结合的仿生跳跃机器人具有跳跃着地点离散性的特点,能够瞬间积蓄爆发力实现远距离和大高度的跳跃。实现远距离和大高度跳跃的首要特性是具有强大的爆发力,同时具有良好的可控性。在电机和液压动力系统无法提供足够爆发力的背景下,采用气缸驱动是关节式弹跳腿机器人集爆发力、可控性和自缓冲性于一身的理想动力源。根据仿生学原理设计了一款气动关节式弹跳腿机器人,并根据气动学和动力学知识为气动关节式弹跳腿垂直跳跃建立了数学模型。以气动关节式弹跳腿机器人为研究对象,将机器人的垂直跳跃分为触地相和腾空相,触地相包括静止、起跳阶段、离地时刻、触地时刻、缓冲阶段、调整阶段、回到初始状态或连续跳跃;腾空相包括上升和下落阶段。建立触地相的起跳加压阶段、起跳冲击阶段以及着地缓冲阶段的动力学方程、气动方程以及流量方程,建立腾空阶段跳跃高度方程、气动方程以及速度变化方程。在MATLAB/Simulink的仿真平台上搭建关节式弹跳腿垂直跳跃仿真模型,对垂直跳跃各阶段仿真,绘制各阶段动态特性曲线。搭建关节式弹跳腿垂直跳跃触地相和腾空相的仿真模型,对触地相搭建起跳加压阶段、起跳冲击阶段以及触地缓冲阶段模型,分析因跳跃气缸缸体相对活塞位移变化引起的跳跃气缸各动态参数变化的情况;搭建腾空相腾空高度以及速度模型,根据动态曲线分析关节腿机器人的跳跃高度变化以及速度变化。绘制关节式弹跳腿机器人垂直跳跃一周期的动态特性曲线,分析影响跳跃高度的因素。根据机械结构设计、气动系统以及电控知识搭建了气动关节式弹跳腿垂直跳跃实验平台。机械结构设计:简化膝关节以及踝关节对垂直跳跃的影响,在三维模型中调节膝关节弯曲角度使关节腿机器人垂直跳跃时,重心位于动力小腿的跳跃气缸轴线上,以几何对称的负载代替膝关节以及踝关节重量。气动系统:以FESTO公司的DNCI系列气缸为主,以气动三元件、电磁阀和恒德集团的气源为辅的结构。电控系统是以工控机为主导的系统。根据实验需要设计实验步骤。