仿生跳跃机器人具有优秀的跨越障碍能力,能够在非结构化的未知环境中替代人类完成诸如星面探测、军事侦察和抢险救灾等工作,具有广阔的应用前景。仿生跳跃机器人具有跳跃爆发力强、运动灵活等优点,但较高驱动功率要求和多变量、变约束和欠驱动的跳跃运动过程,使得仿生跳跃机器人设计及任务空间的轨迹规划具有一定局限性和挑战性。本文以带有弹性储能元件的仿蛙机器人为研究对象,对运动学、动力学和越障轨迹等关键问题进行了研究,并通过了仿真实验和仿蛙机器人实物试验验证。在对青蛙的生理结构分析的基础上,抽象出简化的仿蛙机器人机构模型和起跳过程中后肢关节运动规律,并利用SLIP模型分析了跳跃运动的质心轨迹运动规律。根据跳跃运动的高驱动功率要求和青蛙跳跃运动规律,完成了带有弹性储能元件的间歇跳跃仿蛙机器人的结构设计。仿蛙机器人跳跃过程中各阶段与地面间的约束状态不同,因此将仿蛙机器人跳跃动作分为四个阶段:准备阶段、起跳阶段、腾空阶段和落地阶段。根据机器人机构学D-H方法分别建立了运动学方程,并利用运动学方程进行了准备阶段仿蛙机器人身体姿态分析,起跳阶段质心位置、速度和加速度分析以及腾空阶段的前后肢足尖位置和速度分析。仿蛙机器人起跳阶段足尖与地面间存在欠驱动约束,为了得到被动关节的起跳运动轨迹和起跳阶段质心运动规律,分析了起跳阶段的动能、重力势能和弹性势能,采用Lagrange方法建立了动力学方程,并通过仿真实验验证了动力学方程的正确性。然后利用动力学方程分析了不同起跳位姿和机构参数下的起跳方向、速度和角速度。为研究仿蛙机器人跨越障碍的能力和规划仿蛙机器人跳跃轨迹,建立了前后肢足尖轨迹方程,并根据跨越障碍物的轨迹要求、仿蛙机器人位姿调整能力、驱动能力、落地稳定性和地面摩擦力等因素建立了仿蛙机器人越障轨迹规划的约束条件;根据仿蛙机器人跳跃的距离要求、能量消耗要求和安全性利用线性加权组合法建立了统一的目标函数,利用改进的粒子群算法对多目标优化问题进行求解,得出了满足不同跳跃目标要求的足尖跳跃轨迹。最后制作了仿蛙机器人实物,并搭建了控制系统,进行了仿蛙机器人储能、起跳姿态调整和跳跃试验,利用摄像机录制跳跃过程,得出的跳跃试验足尖轨迹与轨迹规划结果对比分析,验证动力学分析和轨迹规划的有效性。