现代社会,人们对于移动机器人的性能的诉求越来越倾向于高机动,高效率和高适应性。移动机器人常用的移动方式有轮式、履带式和腿足式。轮式移动机器人移动速度快、能量利用效率高,但地形适应能力差,只能在相对平坦的地面环境工作。履带式移动机器人因与地面接触面积大,对地形适应能力有所提高,但能量利用效率和机动性显著降低。近十几年来快速发展的腿足式机器人在地形的适应性上有着卓越的表现,但移动速度慢和运动能效低一直是难以突破的技术难题。在这种背景下,兼顾轮式和腿足式机器人优点的腿轮式移动机器人开始被越来越多的人关注。采用双轮的形式可以最大限度的提高能量利用效率和机动性,并且由于拥有了腿部结构,使得机器人在适应复杂地形能力上有了质的提升。本文通过对双腿轮式机器人期望运动性能的分析,在建立运动学、动力学模型的基础上提出了 一系列运动控制算法,并在Webots环境中通过虚拟样机仿真进行了验证,主要研究内容如下:1、将双腿轮机器人等效为质心高度可变双轮倒立摆系统,质心高度的变化通过腿部运动实现;分别建立了双轮倒立摆系统和腿部系统的运动学和动力学模型,计算了各构件的质心分布,推导了腿部机构的雅可比矩阵,分析了驱动轮中心相对躯干的运动空间,为机器人的运动规划与控制奠定了良好基础。2、双腿轮机器人的运动可解耦为矢状平面内的运动和转向运动,矢状平面内的运动控制又分解为平衡控制和速度控制;分别设计了基于T-S模糊模型的平衡控制器、基于Mamdni模糊模型的速度控制器和基于分段PD算法的转向控制器;在Webots环境中构建了双腿轮机器人虚拟样机仿真模型,并进行了抗平衡干扰、抗前向冲击、前进速度跟随和转向跟随仿真实验,仿真结果验证了所设计控制算法的有效性。3、针对双腿轮式机器人通过变质心高度进行跨行过障和限高过障,设计了基于足端轨迹规划的位置控制算法;针对地面障碍的跳跃越障,设计了基于足端轨迹的阻抗控制以及基于虚拟模型的主动柔顺控制算法,进行了机器人下蹲、起跳、下落三阶段的运动规划;在Webots环境中通过仿真验证了双腿轮机器人的越障能力和所设计控制算法的收敛性和鲁棒性。4、双腿轮式机器人是一种欠驱动、不稳定的机器人,很容易产生倾倒。根据倾倒的方向以及机器人的物理结构,可以分为前向倾倒、后向倾倒和侧向倾倒。而由于缺少横滚关节。本文的双腿轮式机器人只拥有克服前两种倾倒的跌倒恢复能力。跌倒恢复控制算法对于轮和腿的控制也是解耦的,分别采用了基于足端轨迹规划的位置控制算法和平面运动控制算法,并通过实现验证了算法的可行性。最后,总结了本文所做取得的研究成果与不足之处,并展望了下一步工作。