跳跃机器人具有结构及控制简单可靠、机动性好、可轻易越过数倍甚至数十倍于自身尺寸障碍物的特点,因此跳跃机器人的活动范围更广,环境适应能力更强,更适合应用于侦查、探测、救援等方面工作。目前国内外的跳跃机器人研究大多数集中于陆地跳跃机器人,而同时具有水上跳跃能力和陆地跳跃能力的多模式高效跳跃机器人仍然是当前国际移动机器人领域的研究空白。本文主要开展了燃爆式陆地跳跃动力装置设计、高压喷水式水上跳跃动力装置设计、跳跃过程空中姿态控制、针对越障任务的跳跃轨迹优化、多模式跳跃机构（即水陆两栖跳跃动力装置）设计、水陆两栖跳跃机器人设计以及水陆两栖跳跃机器人整机实验验证等研究工作。基于现有陆地跳跃机构带负载跳跃能力较差、能量密度以及可靠性较低的现状,提出了燃爆式陆地跳跃方案;通过对比分析选择丙烷/笑气混合气体作为推进剂,并且讨论所选混合气体的化学计量浓度、极限浓度等化学特性;进行陆地跳跃动力装置的结构设计以及其典型工作过程的分析,并建立一般情况下的跳跃高度数学模型;通过跳跃动力装置的带负载跳跃实验以及陆地跳跃机器人的整机跳跃实验验证该跳跃动力装置高效的带负载跳跃能力。为了使跳跃机器人能够在水域环境下执行跳跃任务,提出了一种以液氮/水作为推进剂组合的高压气体喷水式水上跳跃方案。进行水上跳跃动力装置的结构设计与典型工作过程分析;建立跳跃动力装置在一般情况下跳跃过程的数学模型,并根据该模型对装置进行了工作参数优选;对于跳跃装置的液氮自增压过程和高压气体喷水过程,均通过CFD仿真分析各自的气体压力变化情况与相位变化情况;通过跳跃动力装置的水上自由跳跃实验和陆地自由跳跃实验验证其水陆兼容特性与高效的跳跃能力。针对跳跃机器人的落地安全性的问题,从仿生的角度使用动态捕捉系统对生物青蛙的跳跃过程进行跟踪拍摄,从而分析其后腿摆动对身体姿态调整作用的机理与特点;据此提出两种不同的跳跃机器人在跳跃过程腾空阶段的姿态控制策略,并建立相应的姿态控制数学模型,即双腿独立摆动姿态控制数学模型与双腿同步摆动姿态控制数学模型;通过在相同参数下的UG运动仿真结果与数学模型计算结果的分析比较从而验证了第一种姿态控制数学模型的准确性以及通过跳跃机器人左右摆动腿两次有序摆动的空中姿态控制策略。从提高跳跃机器人克服一般障碍物越障性能的角度出发,提出了跳跃机器人越障的跳跃轨迹优化方法。通过分析机器人能够克服不同类型障碍物的理论判定条件,从而根据该判定条件产生理论的克服障碍物的跳跃轨迹集合;在标准鲸鱼优化算法的基础上提出一种改进式鲸鱼优化算法（MWOA）,并通过对比分析验证该种改进算法的优化性能;提出评价跳跃机器人越障的跳跃轨迹性能的目标函数,并采用改进式鲸鱼优化算法对机器人的起跳参数进行优化,从而获得使机器人跳跃越障性能最优的理论跳跃轨迹。在燃爆式陆地跳跃装置与喷水式水上跳跃装置的基础上提出高压喷水式水陆两栖跳跃动力装置方案与复合式水陆两栖跳跃动力装置方案,并完成水陆两栖跳跃机器人的系统研制;此后进行一系列关于水陆两栖跳跃机器人的实验,包括跳跃机器人整机的空中姿态控制、陆地行进、水中行进、水上跳跃、陆地跳跃越障以及水陆两栖跳跃等实验。实验结果表明,本文所设计的水陆两栖跳跃机器人具有高效的水陆两栖跳跃能力以及较好的跳跃过程空中姿态控制能力,可以为后续对于高效跳跃机器人的深入研究提供理论及工程基础。