对大部分机器人而言，移动性是其性能的重要指标。随着移动机器人研究的不断深化和应用领域的扩展，面向室外复杂环境的机器人成为一个重要的方向。传统的机器人采用轮式和履带式等单一的运动方式，在面对复杂地况时往往力不从心。适应复杂环境也是移动机器人走向实用化的关键, 模仿自然界的动物, 设计具有多种运动模式的移动机器人是提高机器人环境适应性的重要手段。近年来，仿生技术的发展为机器人领域注入了新的活力，研究人员受到自然界动物和昆虫的启发，研制了多款多模式运动机器人。自然界动物和昆虫具有多种多样高效的复合运动能力，如爬行与弹跳多模式运动，空中飞行与陆地步行运动，甚至有空中飞行、陆地爬行与水下游动三栖运动。
研究仿生机器人有助于我们了解相关动物的跳跃运动规律，揭示其运动机理，解决跳跃机器人的动力学、运动稳定性、节能等关键技术问题。具有重要的理论意义和科学价值。仿生跳跃爬行机器人在未来星际探测、军事侦察、消防灭火、排爆扫雷、反恐斗争等领域也有广泛的应用前景。
本项目提出一种仿生弹跳与爬行多模式运动机器人的设计思路和方法，能够在遇到障碍物时弹跳运动，在平地上采用爬行运动，以获得更高的运动效率。项目拟在实验室现有的弹跳-爬行机器人样机的基础上，对其爬行机构进行优化，并设计相应的单片机完成嵌入式编程，以期得到可在较复杂地况顺利行动的仿生机器人。令该机器人能够在非结构化，未知的工作环境自主行走避障。与其他类型的机器人相比，其具有机动性好与运动灵活性大的优点。
- 选题背景和意义：
- 课题关键问题及难点：
机器人主要研究爬行与弹跳两种运动的结合。这两种运动方式相互补充作用，互相的影响作用，以及如何协调平衡两种运动功能，以求达到最佳的运动性能是关键问题和难点。研究这些多步态运动以及它们之间的相互关系，特别是对弹跳运动的稳定性等的作用将对我们设计弹跳机器人有很大的帮助作用。现有模型缺乏跳跃自复位系统，机器人在跳跃后就失去了运动能力。需要从整体上改进模型以实现自复位，但现有机器人结构较紧凑，给优化结构带来一定的难度。机器人的需要进一步更正模型增加部分传感器等，使机器人更加灵活。
此外机器人的缺乏感知或处理能力。足够的空间来容纳处理高难度任务所需的资源。其计算能力仅限于控制传感器或执行器等的基本功能，无法进行更高层次的自治推理和图像处理而且必须找到使操作者的干涉保持在最低限度的方法。
动物运动过程中的起跳姿态调整，空中姿态调整，落地姿态调整等是一个不断调整自身姿态的过程，调整的性能关系到它们的运动性能，稳定性等方面。目前大部分机器人还没有动物的自主连续调整自身姿态的能力，只是模仿了动物的局部运动能力，如弹射机构等，我们需要研究动物的身体调整机理，并在此基础上使机器人能够达到稳定起跳，空中姿态平衡，落地稳定的效果。
文献综述（或调研报告）：
从上个世纪六十年代开始，四足式机器人的关键技术取得了突破性进展，四足机器人的技术水平大大提高。四足仿生爬行机器人是机电一体化系统，涉及机械机构设计、步态研究、运动控制技术研究以及驱动能源研究等。第一台具有真正意义上的四足爬行机器人[9]是由Frank和McGhee共同研制的，该机器人的步态稳定性很好，但是由于其关节是由逻辑电路组成的状态控制器控制的，所以其爬行受到了限制，只有固定的运动方式，随着信息科学与计算机技术的广泛应用以及机器人机构学的发展，现代四足爬行机器人的研究和应用也受到了广泛的关注。
1986年美国麻省理工学院腿型机器人实验室的教授Raibert设计了世界上第一个以跳跃方式运动的单腿机器人[11]。此后弹跳机器人的机构创新、传感与控制方法研究也一直是研究热点。弹跳机器人特殊的运动方式与机器人的身体姿态具有较大的关系，身体姿态的控制和调整严重影响机器人的工作效粜．因此对弹跳机器人的控制要求很高。目前的弹跳机器人为了减小设计复杂度，往往都具有简单少量的驱动机构．因此控制简单，但是大部分都只能在平坦的路面上工作。而真正要在野外崎岖多障碍物的环境中工作，还需要设计功能更强大的机械机构，结台传感与控制算法，才能达到上述目的。
机器人的概念和机器人的发展历程都说明了模仿入和动物的一些结构和功能设计机器人是行之有效的设计思路和方法。生物经过了长期的自然选择进化而来，在结构、功能执行、信息处理、环境适应、自主学习等多方面具有高度的合理性、科学性和进步性；而非结构化的、未知的工作环境、复杂的精巧的高难度的任务和对于高精确度、高灵活性、高可靠性、高鲁棒性、高智能性的目标需求则是仿生机器人提出和发展的客观动力[13]。机器人研究领域从结构环境向非结构化环境的扩展，传统机器人已经很难满足使用要求，人们开始将眼光投向了白然界的生物。迟冬祥等[12]提出了仿生机器人研究的两个主要方向：运动机理的研究和行为方式的研究，并探讨了这两个研究方向的研究状况。仿生机器人研究主要包括结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生、群体仿生五个方面。
