在研究运动机器人领域内，单足跳跃机器人由于运动灵活和越障能力强的优点，成为热点课题。以Raibert教授为代表的一批国内外学者均通过将单腿跳跃机器人简化为弹簧负载倒立摆模型而忽略碰撞过程对机器人的影响。本文所设计的全气动单足机器人，不能忽略达到机器人总质量三分之一的弹跳腿质量，必须研究机器人矢平面跳跃落地碰撞的动态特性。　　根据机器人落地过程的运动分析，机器人落地过程分为碰撞阶段和二次腾空阶段。分别采用第二类拉格朗日方程以及动量冲量法建立机器人的二次腾空和碰撞过程动力学模型。根据足底与橡胶垫间水平相对运动与竖直相对运动的关系，碰撞过程可细分为单向滑动、压缩粘滞、恢复粘滞、压缩反向滑动和恢复反向滑动五种情况，对这五种情况提出了对应的判据，以及相应的碰撞动量方程和冲量表达式。　　在Matlab/Simulink上完成单足机器人落地碰撞动态特性仿真研究。仿真结果表明：机器人落地时，支撑腿偏角小于碰撞冲量的作用方向角，机器人减速转动；支撑腿偏角大于碰撞冲量的作用方向角，机器人加速转动；支撑腿偏角等于碰撞冲量的作用方向角，机器人平动。通过分析单足机器人落地过程的运动规律，得出机器人的失稳形式为向前倾倒和向后滑倒，提出机器人落地稳定条件为机器人单调转向铅垂位置。通过仿真得到满足落地稳定条件的机器人支撑腿偏角上下边界及稳定域。　　受仅有单足机器人垂直跳跃实验台的限制，对垂直跳跃机器人落地碰撞冲击力进行了仿真和实验研究。针对垂直跳跃单足机器人球面尼龙足底与橡胶地面的碰撞过称，建立了由支撑腿和机身的动力学模型、橡胶地面大变形粘弹性力学模型和气缸上下腔气体热力学模型组成的整体数学模型和仿真模型，仿真结果表明碰撞冲击力先增大后减小。最大冲击力随下落高度、橡胶贮能模量的增大和橡胶垫厚度的减小单调增大，随橡胶耗能因子与振动频率比值的增大先减小后增大。单足机器人0.1m垂直跳跃落地碰撞的实验结果表明，仿真与实验数据相对误差小于7.6％，验证了所建法向冲击力模型和仿真结果的正确性。