移动机器人能够代替人类进入危险、复杂的环境中执行搜救、巡检、维护等操作任务。其中结合了在结构环境中具有高速、低能耗和高效率的轮运动模式,和在非结构环境中具有更大机动性和稳定性的腿运动模式的轮腿式移动机器人,一直以来是移动机器人领域的研究热点。现有的轮腿式移动机器人在机构优化、系统建模、运动生成和全身力控等方面面临着较大困难,还不能充分协调轮式运动和腿式运动两者结合的优势。本文旨在提出一种六轮腿式混联移动机器人“龙骧”,研究其尺度综合、质心动力学以及运动规划及控制策略,使其在移动速度、能效和崎岖路面上的通过能力有较大改善,同时增大其承载能力和刚度。全文的主要研究内容概括如下:首先,根据复杂地形和有限空间中关于轮腿机器人的设计要求,提出了一种直立型混联式腿构型,以此构型为腿部结构设计了一种新颖的中腿可上翻的六轮腿移动机器人“龙骧”。龙骧机器人的六条腿对称分布于躯体的两侧,每条腿的末端或中间安装有一个主动轮,从结构上确保了机器人移动稳定性。在躯体中间安装有两个翻转机构,使两条中腿可翻转到躯体上方,方便进入管道等有限空间执行操作任务。其次,对龙骧机器人腿部的U&2RUS机构进行建模。把U&2RUS机构解耦为相互垂直的两个四杆机构,并给出了精确、简洁的运动学正逆解,分析了机构的奇异性,探索了运动/力传递性能,为机器人参数和工作空间的设计和优化提供了依据。为了得到性能优越的机器人,使用基于性能图谱的设计方法（PCb DM）确定U&2RUS机构的尺寸优化区域,再根据轨迹优化形态设计几何法搜寻到优化区域中的最优尺寸组合。把龙骧机器人简化为移动的6-SPU并联机构,通过求解并联机构的工作空间和支撑多边形,确定了机器人的稳定工作空间。再次,利用质心运动学及动量理论推导出龙骧机器人质心的速度和动量表达式,推导出质心质量矩阵和质心动量矩阵。再结合机器人的广义动力学、全身运动学和稳定性理论,构建了龙骧机器人的质心动力学模型,建立了关节空间的质心动力学方程和基于动态一致性广义逆的操作空间动力学方程。开发了有效的质心动量递归算法来计算质心动量矩阵、质心复合刚体惯性、质量位移矩阵、约束质心动量矩阵。针对龙骧机器人的移动情况,建立了含接触约束的轮与地面接触几何模型,以捕捉机器人足端与地面接触时的动力学特征,结合躯体和每条腿的质心特性,建立了躯体和各轮腿之间的质心动量和动力学模型。利用接触雅可比矩阵,将系统的动力学方程投影到接触任务空间,得到了接触一致动态逆雅可比矩阵,导出了接触约束任务一致零空间的控制律。提出的运动学模型、轮心运动模型、机器人质心动量和动力学模型以及分层控制模型,为机器人的全身运动控制奠定基础。然后,利用轮腿式机器人的基本PD控制器和零力矩点（ZMP）控制器,结合运动学和质心动量、动力学模型,推导出轮式运动控制模型,该模型被分解为与躯体运动、腿运动和轮运动相关的三个部分。为了机器人的协调稳定运动控制,基于接触模型捕捉了机器人足端与地面接触时的动力学特征,建立了地形估计的数学模型,设计了3+3步态的运动规划优化器,该运动规划优化器依赖于在线ZMP优化,不断更新浮动基和轮腿部的参考轨迹。在考虑由轮子引入的非完整约束情况下,采用分层的全身控制器对优化后的运动规划进行跟踪。以提高控制的有效性和鲁棒性为出发点,龙骧机器人的腿式运动遵循生物学启发的分层控制方法,建立了最优反馈控制策略。最后,为了验证上述理论和方法,制作了试验样机,分析了龙骧机器人在实验中获得的数据和结果。一是比较两种腿部装配方式的运动稳定性,选择了轮在腿中部的机器人进行测试。二是开展了室内斜坡运动试验,验证了斜坡稳定的合理性,而功耗分析和续航能力试验测试了机器人的整体性能和续航散热能力。三是基本运动试验验证了纵向和横向运动的姿态稳定性和运动性能,也验证了步行和轮式运动控制的有效性。四是通过室外微崎岖地形试验,验证了控制方法的综合效用。