弹跳机构的运动性能与自身结构有关,跳跃性能随机体总质量的增加而降低,所以结构小巧,容易操作,适应性强等特点的弹跳机构受到国内外学者的重视,并取得了很大的发展。对于目前大部分弹跳机构的驱动方式还是采用传统驱动方式,这种驱动方式使得从驱动部件到最终实现跳跃的传动部件较多。因此采用传统方式很难将驱动部件,传动部件等高度集成,来实现弹跳机构的微型化。为了使弹跳机构的运动具有高效性和灵活性以及控制简单性,结构小巧,其驱动方式是需要重要考虑的问题。因此,本文提出压电惯性驱动的方式,并根据压电惯性驱动的特点提出了弹跳构型,对弹跳机构的弹跳机理进行研究,在此基础上设计了一种基于压电惯性驱动的弹跳机构,将弹跳机理应用到弹跳机构中作为其应用的初探,最后通过实验测试验证了压电惯性驱动机理的正确性。本文在分析国内外弹跳机构驱动方式,整体结构尺寸的基础上,针对弹跳机构存在的问题,分别从以下四个方面进行深入研究:首先,对压电致动器惯性驱动特征进行研究。根据压电致动器的本构方程,对压电致动器的惯性驱动特征进行仿真分析。结果表明,随着压电致动器横截面积和高度的增大,压电致动器的输出位移和惯性力均呈现上升趋势。然后,对基于压电惯性驱动的弹跳机理进行研究。分析了在多周期方波驱动下,弹跳构型中惯性块和弹簧在各阶段的能量存储和转化机理。仿真分析了弹跳数学模型,发现在第二个驱动信号比第一个信号激励时的弹跳高度高17.5 μμm。因此,弹跳构型在多周期方波驱动,可实现较高高度的跳跃运动。接着,对基于压电惯性驱动的弹跳机构进行研究。基于弹跳构型研究,设计了一款基于压电惯性驱动的弹跳机构。通过分析弹跳机构的动力学模型,得到弹跳高度为5 cm时,所需的弹簧压缩量为0.92 mm,该压缩量可通过2174次的方波驱动来实现。最后,对压电惯性驱动弹跳机理进行实验研究。搭建实验系统,探究驱动信号以及压电致动器自身尺寸对压电致动器惯性驱动特征的影响。分别以弹簧刚度为13 N/mm和惯性块质量为15 g时,测试弹跳构型中惯性块的位移分别达到的最大值为52 μm和56.8μm,与弹跳理论研究一致。因此,利用压电惯性特征,根据弹跳机理所设计的弹跳构型可以实现跳跃,这为弹跳机构的设计提供理论依据,也为弹跳机构的驱动方式提供一个新思路。