目前仿生机器人的研究主要集中在轮式(履带)机器人和爬行机器人上,相比于这两种机器人,跳跃机器人能够跨越比较大的障碍物,在比较复杂的地形环境中运动。首先总结了跳跃机器人的发展现状,提出了本课题的研究内容。接下来论文总结了已有单腿跳跃机器人的局限性,提出了一种新型弹性单腿跳跃机器人系统。该机器人采用双臂驱动,弹性伸缩腿中不安装驱动原件,系统依靠内部动力学耦合实现动态站立平衡、起跳、稳定连续跳跃运动。对欠驱动非完整约束动力学系统进行了运动学和动力学建模。用Matlab对本机械系统进行了仿真,验证了模型的正确性,为机器人的运动控制和结构优化奠定了理论基础。为了提高机器人的耦合运动能力,论文对动力学模型进行分析,建立了结构参数优化模型,并用Matlab优化工具箱进行解算。接着基于优化结果对机器人机械结构进行设计,同时设计了辅助机器人运动的支架。根据系统的动力学模型,采用机构学中影响系数的概念,定义了主被动关节的动力学耦合度指标,并求解双臂在各指标下的最优运动位形区域。通过机器人三种主要运动任务的仿真验证了分析结果。最后结合耦合度分析和仿真结果的研究,对系统完成三种不同任务的双臂初始位形和平衡位置作了运动规划,使双臂在运动中力矩输出最小。论文讨论了模型的微分平滑性,提出了一种将平衡位置变量近似处理使系统成为微分平滑系统的方法。并求解了机器人可行的运动路径,为运动控制算法的研究提供了依据。论文的最后一部分对系统试验进行了介绍,分析了站立平衡试验中出现的问题,并提出了机器人机械结构方面的改进建议。