近年来为了适应不同海洋环境和任务要求，仿生推进技术的研究受到人们的广泛关注，不同形式的水下推进技术的研究，对丰富和完善水下推进技术、拓展水下机器人的应用范围具有重要的研究意义和实用价值。青蛙是著名的两栖运动的代表，借助其带蹼的脚掌和修长的后肢，不仅能够实现优异的跳跃能力，还能在水中灵活游动，因此在非结构化的环境中有着突出的运动能力。青蛙躯干扁平，头部略尖，这样的体型有利于减少游动过程中的水下阻力，实现破水前进。与前肢相比，青蛙后肢长度占整体的比例很大，且后肢大而强健，趾间有蹼，从而可以增大排水面积，实现快速游动。为了将生物青蛙的优势应用在机器人的设计中，本文将从仿生的角度来完成青蛙游动机理研究及仿青蛙游动机器人机构设计。为了获取生物青蛙躯干运动学规律和各关节运动轨迹信息，以爪蟾蜍为研究对象，利用高速摄像机记录该研究对象的游动过程，并建立了青蛙游动数据采集平台。为了完成实验后期的图像信息处理，除了通过建立针孔摄像机模型实现计算机像素坐标系到世界坐标系的转换以外，还针对介质折射带来的误差给出相应的解决方法，最终可获得用于青蛙游动机理分析以及后续仿生机器人设计的实验结果。通过对前期观测实验得到的实验数据进行青蛙游动机理研究，以青蛙生物结构分析为基础，设计原理样机并选择气动肌肉驱动复现其游动动作，以实现仿青蛙游动机器人的水下快速运动，最后利用前期观测实验获取的生物青蛙各关节运动轨迹作为机器人关节的驱动输入进行动力学仿真分析，验证了仿青蛙游动机器人原理样机设计的可行性。通过对研制的仿青蛙游动机器人机构进行简化，建立机器人系统运动学模型，采用D-H方法对机器人进行正逆运动学分析，得到了各杆件的运动学参数，在此运动学分析的基础上，利用拉格朗日功能平衡法建立机器人系统的动力学方程，通过逆动力学分析将前期生物青蛙观测实验获取的各关节运动轨迹转化为各关节驱动力矩。最后对研制出的仿青蛙游动机器人进行水下游动实验，验证了基于生物青蛙运动观测仿生研究的合理性，以及基于气动肌肉驱动的仿青蛙游动机器人机构设计的可行性。