跳跃机器人可以广泛地应用于考古、星际探测、反恐和资源勘探等领域。相对于轮式和行走式机器人,跳跃式机器人的特点是利用跳跃运动前进,具有移动速度快、越障能力强的特点。但是跳跃机器人的运动过程中与地面间的接触情况不断变化,存在着与地面碰撞冲击,使得机器人的动力学过程存在着连续状态和碰撞离散状态相混杂的特点,具有高度的非线性。另外在给定特定任务的情况下,如何合理规划任务空间和关节空间的轨迹,也是一个难点。传统的跳跃机器人多采用“电机+弹簧”的方式为跳跃运动提供动力,这种传动方式采用齿轮、棘轮等复杂的传动机构,容易出现卡死等故障,本文针对这种不足,采用气动人工肌肉作为动力装置,利用气动肌肉的输出力大、传动装置简单的优点,进行跳跃机器人的机构设计。但是气动肌肉具有高度的非线性,力-位移存在滞环特性,力学模型的建立是一个难点。由于力学模型非线性和气体可压缩性特点,精确的位置控制方法的研究也是一个难点。本文在课题组对青蛙的生理结构和跳跃特点已经进行深入研究的基础上,以气动肌肉作为驱动器,构建仿青蛙跳跃机器人本体,对机器人的运动学和动力学特性、气动肌肉的力学模型、实现规则地形下的特定跳跃任务时的轨迹规划、气动肌肉驱动关节控制策略和机器人运动控制器等问题进行研究。本文首先简要分析青蛙的生理结构和跳跃运动特点,建立青蛙跳跃运动等效六杆模型,在ADAMS中对六杆机构进行优化仿真,为机器人机构设计提供参考；对机器人的后肢进行设计,并设计出前肢和整机；根据机器人的状态信息采集的需要,选用相关传感器。分析机机器人跳跃过程的欠驱动特性,将跳跃过程划分为不同的子相,建立统一的运动学模型；对跳跃过程的动力学特性进行分析,基于拉格朗日方程分别建立连续动力学方程和碰撞离散相动力学方程,并分析不同子相运动状态切换的条件。气动人工肌肉的力学特性是机器人设计和控制的基础,因此对气动人工肌肉的力学特性进行研究。采用机理建模和实验建模两种手段对气动肌肉的力学行为进行建模。机理模型以Chou理想模型为基础,考虑橡胶壁弹性、纤维网弹性和内部摩擦等因素的影响；为了实际控制的需要,利用实验手段了建立现象模型；对于PAM内部复杂的充气和排气过程,利用实验数据建立了排气阶段和充气阶段的现象模型。以规则地形下的给定跳跃高度和远度为任务目标,研究轨迹规划问题。对欠驱动关节的求解问题进行深入分析。以地面对机器人反作用力最大值最小为目标,对任务空间的轨迹进行优化；在任务空间轨迹规划的基础上,以消耗的主动力矩最小为目标,对关节空间进行轨迹优化,并进行仿真。设计机器人的运动控制器。对气动肌肉驱动关节的位置控制策略进行研究,构建单自由度的气动肌肉驱动关节实验平台,以实验平台动力学模型和所建立的气动肌肉实验模型为基础,进行PID串级位置控制方法和RBFNN-PID串级位置控制方法的研究。基于气动肌肉驱动关节的位置控制策略,建立机器人的控制器,使用RBFNN-PID串级控制方法对各个关节分别进行控制,并进行matlab/adams联合仿真。设计了机器人的控制系统,并进行位姿调整和跳跃运动的实验研究。以嵌入式微控制器为核心,构建机器人的控制系统。对单条后肢的位姿调整性能和跳跃性能进行实验研究,验证气动肌肉驱动关节控制策略的有效性和轨迹规划方法的正确性；对机器人的位姿调整和跳跃性能进行实验研究,验证机器人控制器的有效性、轨迹规划方案的可行性以及采用气动肌肉作为驱动器构建跳跃机器人的可行性。