由于连续跳跃机器人的运动情况非常复杂，只能在实验室特定的条件下按照预定的计划进行工作，无法实际应用到不断变化的外部环境中；而间歇性连续跳跃机器人有效的避免了这些问题。因此，用间歇性跳跃机器人来代替连续性跳跃机器人能够在一定情况下解决跳跃过程所遇到的问题。

不管哪种跳跃机器人，都要求其具有一定的环境预测和判断能力，能够在未知的环境中进行工作。同时，在空中能够具有保持平衡的能力，在出现突发情况时，可以智能化调整姿势，恢复到起跳状态。除此之外，还要求机器人具有较高的能量利用率，在落地时，具有一定的缓冲装置，并进行能量储存，把落地时的冲击能给吸收，为下一次起跳准备。

1.5  本课题主要研究内容

本课题主要内容如下：

(1) 模拟袋鼠腿部结构模型的设计与优化

在分析了袋鼠跳跃运动和腿的运动机理过程中，并比较不同类型腿型机器人，根据跳跃机器人腿部机构设计原理，模拟袋鼠腿部的大小与形状，利用四连杆机构，对其腿部结构进行了具体设计，包括小脚掌、小腿及大腿的设计。

(2) 对腿部跳跃过程进行仿真分析

运用Solidworks软件对各部分零件实际建模，通过建模的过程，掌握软件基本的操作技能，并在最终完成三维模型的装配。通过比较不同驱动装置的特点，为模型选取正确的驱动方案。

(3) 在所建的简化模型的基础上，通过仿真软件对机构进行运动学仿真，包括对其运动过程中各关节的运动位移、速度、加速度模型进行仿真分析；通过主要受力部件的动力学仿真，对仿真结果进行分析，并与实际情况进行比较。同时提出下一步研究方向。

 2  仿袋鼠腿型跳跃机器人机构基本理论与模型

2.1  仿生机构基本组成

仿生机构是根据某些生物某特定的运动结构或特征，使用运动副或仿生关节联接，由刚性构件、柔性构件、仿生构件以及动力元件组成的一种运动系统。在驱动与控制系统的作用下可在某种程度上模拟设计者所期望的这一特定生物的运动功能。

在仿生机构中，刚性构件指的是在机构中做刚性运动的单元体，仿生机构的基础正是这种刚性构件。构件的运动范围和机构的自由度是由它决定的。然而，传统机构学中没有仿生构件和柔性构件这两种概念。它们是一些新增的构件，目的是为了来准确模仿某些生物器官的力学特性。柔性构件是一种具有带状韧性的运动体，它能够任意弯曲，却不能伸缩。并且它不能单独工作，只能借助于动力元件、依附刚性构件来工作，从而改善传动质量。动力元件，则是对那些直接对柔性构件施加张力的动力源的总称。

2.2  构件代换原则

生物界的各种生物体都是经过漫长的进化，其身体都是通过完美的结合了刚性构件和柔性构件而形成的，有时为了满足机构的准确性，常常使用柔性构件代替刚性构件，用来改善机构性能。在代换后，由刚性构件和柔性构件共同组成的机构有如下一些优点：

1） 使得跨越多构件的传动的实现变得容易许多，力和运动可以直接传到顶部。

2） 驱动结构、尺寸等因素对运动的限制可以消除，每个构件的运动范围得到最大限度的扩大。

3） 在机构被代换后，其力矩在运动过程中的传递更加合理均匀化。

4） 动力元件在机构中的配置方式的多样化以及其工作的独立性，使得机构的控制更加方便。