随着深空探测的不断深入,世界各国逐渐将目光投向以火星为主的低重力行星。为了获取火星大气环境、土壤地质、水文特征等数据信息,本课题设计了一款适用于低重力环境的微小型星面探测机器人。基于对国内外研究现状的对照分析,通过对比不同弹跳方式和结构设计形式的优缺点,研制一种新型弹跳机器人,其采用气动弹跳和轮式行走相结合的方式,完成巡视探测和弹跳越障任务。根据环境特点和功能要求,完成了弹跳机器人的整体机械结构设计。其中,设计了一种利用双舵机来实现角度同步调节的起跳角度调节机构,主要包括曲柄摇杆机构及附件组成,根据设计要求完成了曲柄摇杆机构的优化设计,对其调节作用进行了详细分析。稳定性调节方式采用低重心结构设计的自动调节方法,对整机零部件进行模块化分割,完成低重心的结构布局方式。针对弹跳机器人落地缓冲减震的问题,提出一种采用压缩弹簧形式的弹性缓冲轮设计结构,并根据工作环境详细介绍了其结构设计特点和工作原理。建立了弹跳机器人运动过程的数学模型,并进行了弹跳性能分析,建立了单作用气缸在一定负载下竖直弹跳运动过程的数学模型,从微观角度分析了其内部气压、质量等参量的变化过程,从宏观角度建立了弹跳模型。对运动过程进行了分析,得到气缸进气腔压力、活塞杆位移、速度随时间的变化关系。为了验证理论建模的正确性,搭建了简易的气缸弹跳运动的实验台,得到气缸弹跳运动过程中设计参量的变化关系,通过对比实验结果和理论分析,验证了弹跳机器人建立模型分析的正确性。为保证弹跳机器人的各个功能的实现,设计了相应的控制系统。通过传统按键方式实现弹跳机器人的不同的动作,选用合适的元器件完成了控制板的实物焊接;其次,利用有限元软件ANSYS的Mechanical模块完成了弹跳机器人机架系统及零部件的静力学应力分析,通过ADAMS软件建立了曲柄摇杆机构的模型并进行了仿真分析;最后进行了实物样机的加工制作和安装测试,对弹跳高度、弹跳稳定性进行了实验测试,验证了气动弹跳越障方式的可行性,机械结构设计的合理性。最后对弹跳机器人在实际测试中存在的问题进行了分析,对后续的研究方向和研究重点进行了展望。