仿生跳跃机器人具备很强的越障和环境适应能力,但是由于机器人运动过程中可控时间较短,腾空阶段运动的不确定性,运动的稳定性对于仿生跳跃机器人至关重要。本文以课题组的仿袋鼠机器人为研究对象,在分析机器人机械结构和运动过程的基础上对袋鼠机器人运动稳定性进行了研究。主要内容如下:1.仿袋鼠机器人起跳阶段稳定性控制研究在起跳准备阶段针对仿袋鼠跳跃机器人起跳位置控制问题,提出了一种基于三连杆动力学模型的机器人姿态的调整方法。通过对袋鼠机器人物理系统的机构设计进行分析,建立了一种仿袋鼠机器人三连杆动力学模型。通过重心投影法判断机器人在预定起跳位置保持平衡的稳定条件,将机器人动力学模型转换为仿射非线性形式,采用等效控制法设计了滑模控制器并给出了稳定性证明。实验结果表明,袋鼠机器人在初始位置启动后,通过摆动尾巴,机器人可以快速达到命令所要求的位置且位置调整过程中不发生倾倒。2.基于双质量SLIP模型的仿袋鼠机器人跳跃运动研究在袋鼠机器人跳跃运动阶段,针对其运动稳定性控制问题,对袋鼠机器人的结构进行简化。建立了双质量SLIP系统的动力学模型而且对机器人的运动过程进行分析,分析了SLIP模型的着地相和腾空相的切换条件,推导出机器人的运动有效的条件。采用解耦控制的思想,将SLIP模型的运动控制分解为水平速度控制和跳跃高度控制两个方面,提出相应的控制算法。使用ADAMS建立了机器人的仿真模型并进行了实验验证,实验结果表明了本章提出的方法可以实现机器人稳定周期的跳跃。3.袋鼠机器人控制系统及实验验证设计了袋鼠机器人运动控制系统,通过电位器、磁编码器、陀螺仪加速度计等传感器原件构建了机器人多传感器检测系统,实时检测袋鼠机器人的各个关节的姿态信息。采用STM32单片机作为控制系统的主控单元,设计主控制板实现机器人蓄能、释能和平衡机构的驱动控制以及与上位机系统的通信功能。