当今社会,科技高速发展,特别是核、生物、化学等,为人们带来便利与福音的同时,也伴随着防不胜防的各类灾害,通常会造成人员难以接近的高危核化污染区,现场情况侦察与判断非常困难。针对这种不利局面,需要一种适合高危环境侦察的机器人,用于获取视频图像、环境参数、污染情况数据等信息,为灾害救援提供支援,以便控制事态发展,降低灾害损失。目前的灾害救援及环境探测机器人存在环境适应性差、成本高、续航时间短等问题,本文面向灾难救援与环境探测的重大需求,设计了一款大翼展仿生飞鸟机器人,并研制出样机,开展相应的实验研究。基于对环境探测和灾难救援的需求分析,结合扑翼飞行原理及仿生学原理,设计了三种不同的构型,并对三种构型进行了详细的分析、比较,从控制容易实现的角度考虑,确定了基于单段翼单自由度的构型。针对该构型的特点和指标要求,确定了仿生飞鸟机器人的组成部分,将其分成几个模块分别进行设计,包括机身主体、扑动机构、动力及减速机构、尾翼机构、控制系统等。基于RSSR型空间四杆机构设计了一款对称扑动的空间扑动机构以及俯仰调节和偏航调节互相解耦的硬连接尾翼机构;采用轻型航空无刷电机作为动力、二级齿轮作为减速机构,以此为扑动机构提供动力;而尾翼机构则采用轻型舵机做动力;采用整体构型的碳纤维机身将上述机构连接在一起组成一个有机的整体。根据设计的结果,建立了飞鸟机器人整体的简化动力学模型,从理论上对飞行的条件进行分析,并进一步改进了构型布局和关键参数。为实现飞鸟机器人的远程操作控制,并具有一定的半自主能力,开发了基于ARM处理器的嵌入式飞行控制系统及相应的软件。最后,制作了完整的样机,并进行室内、室外的飞行实验,验证了所设计的飞鸟机器人的基本飞行能力,以及半自主控制算法的实用性。