水陆两栖机器人兼具陆地和水中的运动能力,可以胜任其他工作空间单一的机器人所不能完成的任务。在过去,机器人研究主要集中在路径导航和运动控制等方面。对于移动机器人运动机构的研究,特别是两栖机器人运动机构的相关研究还有很大不足,已经成为两栖机器人走向实用化的瓶颈。本文在总结前人经验的基础上,结合了两栖生物的仿生成果,设计了一种可以用于两栖机器人水陆复合运动的弹性直腿。当机器人在水中运动时,弹性直腿处于自然伸展状态,由电机驱动往复运动,拍水推进；当机器人在陆地运动时,在地面反作用力的作用下,弹性直腿被动弯曲,滚转前进。为了分析评价弹性直腿的运动性能,探究弹性腿与两栖松软介质的相互作用,本文进行了一系列的实验研究。论文的主要研究内容和成果如下：(1)通过仿生借鉴,本文获悉了弹性元件在动物运动中的作用,总结了弹性元件的分布规律。在此指导下,本文设计了变刚度的弹性直腿,并对其进行了有限元分析和初步的试验检验。(2)设计了两栖运动模拟实验平台。为了检验弹性直腿的运动性能,探究弹性腿与地面之间的相互作用,本文搭建了两栖运动模拟实验平台。该平台主要由行走模块、地面模块和数据采集模块三部分组成。行走模块包含了驱动单元,能够以一定的运动参数来驱动弹性腿的运动；地面模块可以模拟不同性质的路面,如硬质路面、松软泥地等;数据采集模块可以采集弹性腿在运动过程中的电机驱动力矩、最大推进力、重心起伏等数据,为弹性腿的运动分析和评价提供数据支持。(3)对弹性腿在两栖环境中的运动性能进行了大量的实验研究。借助于实验平台,本文通过控制变量法,分别以不同的腿型刚度变量、运动介质变量和驱动参数变量进行了一系列的实验探究,为弹性腿的设计优化提供了实验依据。(4)搭建了弹性腿运动变形检测系统。为了充分揭示弹性腿的足地作用机理,本文结合了接触式和非接触式两种轮廓检测手段,开发出适应本文研究需求的弹性腿运动变形检测系统并予以实验应用。通过该系统,本文勾勒出弹性腿在硬地面和松软泥地中的运动变形曲线,为探究弹性腿与地面的作用机理提供了一定的实验支持。