子母式机器人系统通过结合母机器人的运送能力和子机器人的灵活运动，实现对环境适应性的提升，并可有效拓展工作空间，在军事、救灾救援、危险品处理、环境探测等方面具有广阔的应用前景。本文针对子母式机器人系统的设计与协调控制开展研究，论文的主要内容如下:　　首先，介绍了子母式机器人系统的研究背景和研究意义，对多机器人系统的研究现状进行了综述，阐述了典型的子母式机器人系统，指出了当前子母式机器人系统研究的难点和不足，并对论文内容和结构做了介绍。　　其次，设计并实现了一种一母多子式机器人系统，为母机器人设计了升降式回收舱和混合式移动底盘;研制了两款功能不同的子机器人，包括轮式移动机械臂和履带型视觉子机器人，前者配备轮式移动底盘和连杆式机械臂，后者采用紧凑的履带底盘，并装配了具有旋转自由度的CMOS摄像头。此外，还给出了一种子母式机器人通讯框架。　　第三，面向指定作业位置的物品更换任务，开展了子机器人之间的协调研究。设计了一种基于激光传感器和编码器融合的自定位算法，提出了一种基于弱旋转约束的相对位姿的视觉测量算法，并采用基于离轴点的leader-follower方式实现了履带型视觉子机器人对轮式移动机械臂的跟随，在此基础上，通过leader和follower之间的协调配合完成了物品操作任务。　　第四，针对子机器人的回收问题，提出一种基于母机器人观测指引的子机器人回收方法。基于母机器人的观测，提取子机器人位姿相关图像信息，根据图像信息中非精确量化的位姿含义给出了入舱引导策略，在此基础上，设计含模糊控制的二级控制器用于修正子机器人入舱航向，使子机器人在贴近回收舱时不仅位于入口正前方且航向基本垂直于入口从而能顺利入舱。　　第五，提出了一种基于子机器人视觉伺服的子母协调式回收方法。考虑子机器人嵌入式系统有限的运算能力，针对特征不变区间设计图像处理算法并建立了一种成像斜率-入舱角模型，以此为基础，设计了子母协调式入舱策略，通过子机器人与母机器人的协调，同时调整回收舱入口的法向和子机器人的入舱航向，提高了子机器人的回收效率。此外，对子机器人最终的入舱位姿误差进行了估算。　　最后，对本文工作进行了总结，并指出了需要进一步开展的研究工作。