开发能在复杂地形进行探险、救援和辅助运输的腿式跳跃机器人是当前机器人研究的一个热点,并且已经有了许多研究成果。良好的跳跃能力是此类机器人能够胜任复杂地形工作的必要条件。为开发可高效跳跃的机器人,本文对具有高效、省能、灵活跳跃能力的家猫跳跃机理进行了研究,并根据仿生原理和机器人学知识进行了仿猫跳跃机器人的设计和研究。所做工作具体如下:1)对家猫的跳跃运动和相关生物机构进行了研究。通过对家猫骨骼-肌肉模型的分析,为其复杂的生理机构模型进行简化。对家猫进行了跳跃实验,利用高速摄像机和六维力传感器对实验数据进行采集,通过对实验数据的分析,获得其跳跃中的运动学和动力学过程。2)根据家猫的简化机构模型、跳跃机理和运动学参数,设计了一种仿猫跳跃机器人。3)对仿猫跳跃机器人进行了机构分析,建立了其运动学和动力学模型。建立了仿猫机器人的连杆机构模型,并且利用D-H法建立了其运动学模型,进而根据第二类拉格朗日方程对其建立了动力学模型。根据家猫跳跃的运动数据,对其进行了运动学和动力学的仿真计算,其结果与对同机构的ADAMS软件的仿真结果进行比较,以验证运动和动力学模型的正确性。在ADMAS仿真环境中探讨了仿猫跳跃机器人腰部初始夹角对其跳跃能力的影响。4)以改进仿猫跳跃机器人跳跃能力为目标,对机构进行了参数优化。根据所建立的运动学和动力学模型,以获得更远的跳跃距离为目标建立目标函数,以粒子群优化算法对仿猫机器人的主要连杆尺寸参数进行了优化,获得了更好的跳跃效果。5)进行了仿猫机器人样机试验。制造了仿猫机器人实验样机,并建立实验系统对其进行了跳跃实验。一方面验证了其跳跃能力,另一方面对机器人在有腰部辅助跳跃和无腰部辅助跳跃两种条件下进行了实验。证明仿猫机器人在有腰部辅助跳跃时跳跃能力更强,验证了文中对这部分内容分析的正确性。