倪 虹， 甄永乾， 汪延成， 梅德庆， 陈子辰

(1.浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州 310027；2.杭州师范大学 钱江学院 信息与机电工程分院，杭州 310036)

历经生存竞争，自然界生物进化出良好的运动性能，可有效翻越障碍物、躲避天敌袭击。随生物躯体尺寸的减小，原平整的表面亦会变得崎岖不平。因此，小型动物多采用跳跃、飞行等运动方式，以提高越障能力及运动性能[1]。

近年来，已有对青蛙[2]、蝗虫[3-6]、叶蝉[7-8]、跳蛛[9]、跳蚤[10]等小型生物的跳跃运动进行研究。Clark[3]研究表明，一只1.7 g的蝗虫可利用8.65 mJ能量跃过0.95 m水平距离，且起跳速度高达3.2 m/s。而蝗虫起跳阶段能量主要来自跳跃足的肌肉储能[3-4]，其跳跃性能取决于储能量及起跳阶段的运动特性。因此，本文对蝗虫起跳阶段运动特性进行研究，为仿生跳跃机构设计提供依据。

对仿生跳跃机器人已有研究。Scarfogliero等[11]仿生蟋蟀后腿设计的跳跃机器人，采用偏心凸轮驱动四杆机构实现跳跃，并通过添加尾翼及柔性腿提高其起跳、落地的稳定性；Yamakita等[12]模拟猫的蹬墙跳跃运动，提出由两四连杆机构并联构成的跳跃机器人，将其等效为弹簧-质量模型，并对跳跃过程中姿态调节进行了仿真分析；Hvon等[13]研制的仿生狗单足跳跃机器人，将三根连杆作为跳跃腿，两个液压缸作为驱动肌肉，弹簧模拟肌腱，通过压缩弹簧提供推力实现跳跃，用绳索辅助机构提高运动稳定性。Wang等[2]仿生青蛙跳跃，研制出基于四连杆机构的仿生跳跃机器人，跳跃高度相当于其自身高度的3.5倍；……