多运动模式弹跳机器人融合爬行、弹跳运动为一体,具有运动灵活性好、运行范围广、能量利用率高等优点,能够在非结构化、狭窄的约束空间内灵活机动,在废墟搜救、野外勘测、林间巡视等领域中有广泛的应用前景,因此开展多运动模式弹跳机器人研究具有重要的实际应用价值。首先,通过研究弹尾虫的运动机理,提出爬行系统、弹跳系统、复位系统相互独立的模块化设计思路。分析弹尾虫弹跳器官结构,设计了一种弹跳方案,基于此方案设计弹跳系统的执行机构,根据执行机构设计了一种扭转弹簧储能机构,并初步确定扭转弹簧的刚度,考虑驱动与传动问题后,设计了一种仿弹尾虫弹跳系统。通过分析传统地面移动机器人驱动构件的特点,确定爬行系统由六足C形轮足机构驱动,在分析六足机器人的三足步态后,提出一种双电机驱动的三足步态,并以此步态对C形轮足机构进行运动分析,确定轮足机构的最佳偏心距,在考虑驱动与传动系统后,设计了一种C形轮足机构驱动的六足爬行系统。基于机器人保守支撑多边形理论提出一种机器人复位方案,设计了一种结构简单的自复位系统。整合弹跳系统、爬行系统、复位系统后,最终完成多运动模式弹跳机器人结构设计。通过三维制图软件UG,完成虚拟样机搭建与装配。其次,针对机器人的起跳过程,运用D-H法建立弹跳机构的运动学模型,并从正运动学问题与逆运动学问题两个方向分别进行分析,通过代入弹跳机构的参数验证运动学分析的正确性,通过运动学模型仿真,证明弹跳机构工作空间能够满足弹跳方案需求。运用拉格朗日法建立弹跳过程的动力学方程,得到机器人受力与速度之间的关系,并确定起跳的边界条件,通过Adams对动力学模型仿真,证明机器人满足边界条件,能够完成起跳。然后,设计了一种直流电机精确控制算法。通过分析直流电机各物理参数之间的关系,确定直流电机的数学模型。基于双闭环PI控制,通过积分限幅、模糊控制、分段启动,优化电机控制算法。在Matlab中建立控制模型,进行控制算法仿真,仿真结果表明此算法在响应时间、转矩脉动方面均有明显优化。最后,基于Matlab和Adams进行联合仿真,分别对机器人爬行、弹跳、复位运动进行仿真,仿真结果表明此机器人能够完成爬行、弹跳、复位运动,其最大弹跳高度为452mm,验证了机器人结构设计的合理性,以及分段启动模糊PI电机精确控制系统的可行性。以爬行腿相位作为变量,进行一组弹跳能力对比仿真,确定机器人最佳弹跳效果的相位范围;针对弹跳机器人不同落地姿态,通过Ansys分别对爬行腿和复位翼进行有限元分析,分析结果表明此机器人结构可靠。