机器人已经在人类社会中扮演着重要角色,在探索未知环境、侦察及救援等复杂工作中正在或将替代人类。而在复杂的环境中运动,对机器人而言是一项巨大的挑战。科研人员通过对动物运动原理进行分析,研制了各式各样的仿生足式机器人。仿生足式机器人凭借优异的仿生运动特性能适应较为崎岖的自然环境,但在复杂三维地形中运动适应性仍然较差。因此,本文结合动物在复杂三维非结构化环境下多模式运动的研究,对仿生六足机器人在三维环境中多模式运动行为进行研究,具有重要的研究意义。RHex类六足机器人是本文的研究对象,该机器人结构简单但运动能力突出,有着丰富的运动步态。但是该机器人在台阶障碍攀爬方面还存在一些不足,并且在狭窄障碍穿越方面的研究仍有所欠缺。所以本文对该机器人穿越上述两种具有挑战性的三维障碍的方法进行研究,主要工作如下:（1）首先设计六足机器人,再结合蟑螂的运动方式以及机器人的结构特点,提出两种机器人结构的优化方案。为机器人设计腿部舒展关节和头部俯仰滚转关节,提升机器人狭窄障碍穿越和台阶攀爬的能力。（2）在台阶攀爬方面,首先对现有攀爬步态进行分析,改进现有攀爬步态中的姿态调整方法,使身长腿长比小的机器人也能攀爬更高的障碍,文中机器人使用改进后的步态能攀爬2倍腿长190mm高的障碍。然后,结合昆虫攀爬时腿部呈钩爪的形状以及机器人腿的特点,设计爪形腿攀爬步态,使机器人能不改变腿的结构而攀爬3.9倍腿长360mm高的障碍,并且对机器人举升的条件进行分析。最后,利用机器人俯仰关节模仿蟑螂在攀爬时颈部的弯曲动作,对上述攀爬步态进行优化,使C形腿攀爬步态的攀爬高度提升了23.8%,以及降低使用爪形腿攀爬时所需的外部条件,提升攀爬性能。（3）在狭窄障碍穿越方面,受蟑螂穿越狭窄障碍时使用的上仰-滚转模式启发,对两种改进机器人的穿越步态进行设计。带腿部舒展关节的机器人在上仰后再利用腿蹬地,并折叠舒展关节使机器人在重力作用下被动滚转,使机器人能穿越身体宽度54%,间距为90mm的障碍。带头部滚转关节的机器人利用上仰后头部的扭转使身体侧倾,能穿越间距同样为90mm的障碍。（4）最后,搭建实验所需环境以及在机器人上实现所设计的步态。在所搭建的环境中,对机器人改进后的攀爬步态和爪形腿攀爬步态进行实验,检验步态实际性能,以及测试仿生关节对攀爬性能的影响。对带有仿生关节的机器人进行障碍穿越实验,测试机器人穿越障碍性能。