近年来为了适应复杂的水下环境,仿生游动机器人的研究受到越来越多的关注。由于青蛙具有优越的两栖运动能力,因此研制仿青蛙机器人具有重要意义和实用价值。主要研究内容有:根据青蛙的生物结构设计了基于气动人工肌肉驱动的仿蛙腿游动机构以及拮抗式单关节机构控制实验平台,建立了拮抗式关节机构动态模型,在此基础上设计了拮抗式关节机构控制策略,并通过计算机仿真和实物样机实验验证了机构设计与控制策略的合理性。首先,针对前一代仿青蛙游动机器人在机构设计方面存在的不足,采用拮抗式关节驱动机构设计思想,设计了新型仿蛙腿游动机构,并对青蛙的脚蹼机构进行了改进。采用D-H法建立仿蛙腿游动机构的运动学模型,并通过仿真实验验证仿蛙腿游动机构设计的合理性。其次,在Matlab/Simulink环境下基于改进的气动人工肌肉几何模型,建立了拮抗式关节机构动态模型,以此为原型得到了气动人工肌肉与机构关节间的非线性关系。设计了拮抗式单关节驱动机构实验平台,通过实验并将仿真动态模型响应曲线与实验曲线进行对比,通过修改仿真模型的相关参数,提高了所建立动态模型的准确度。此外,在所建立关节机构动态模型的基础上,研究拮抗式关节转角伺服控制策略,分别采用PID控制方法和模糊自整定PID控制方法进行拮抗式关节机构仿真实验,在此基础上,通过实物样机机构的大小负载阶跃响应实验以及大负载髋关节轨迹跟随实验,验证PID控制方法和模糊自整定PID控制方法的可行性。最后,搭建实验平台,利用所研制的仿蛙腿游动机构,进行各关节位姿调整实验和整机控制实验,验证了基于气动肌肉驱动的拮抗式仿蛙腿游动机构设计的可行性。