经过大自然长时间筛选与进化,鸟类获得了优秀的飞行能力。小型扑翼飞行机器人继承了这种能力,其飞行模式多种多样并可自由切换,飞行机动性极强且气动效率高,具有传统飞行平台不具备的多种优点。因此小型仿生扑翼飞行机器人的研究工作具有极其重要的意义。本文首先简单综述了国内外扑翼飞行机器人的研究发展现状,重点从机械工程学科角度出发,阐述并分析了扑翼飞行机器人设计中涉及到的技术重点与难点。在此基础上对小型扑翼飞行机器人的未来技术发展方向进行了思考,做出展望。作为完整的仿生机器人,期望实现飞行与步行两种运动模式,于是研究了仿鸟腿式步行机构,提出了一种轨迹生成机构与位移放大机构组合的仿鸟腿式步行机构并进行了机构尺寸综合。利用优化设计的方法求解了与给定理想轨迹匹配程度最高的机构设计参数。通过ADAMS动力学仿真,证明了该机构可有效地在平缓地面上快速行走。其后分析了扑翼结构与其产生气动力的机理。根据二维稳态流体力学仿真得到的多种翼型升/阻力系数数据,运用条带理论求解了局部稳态气动力,然后积分局部气动力求解出了机扑翼整体气动力。建立了扑翼运动与气动力产生的实时关系。为后续扑动机构动力学分析、飞行器稳定性控制做好了准备。之后针对一种扑动机构,在构建扑动机构的运动学、动力学模型的基础上,分析了关节刚度与力矩波动程度的关系,进一步分析了力矩波动、电动机平均驱动功率、有效功率与总功率比值三者关系,证明了弹性元件可有效提高机构的能效性。最后根据鸟类结构与仿生统计规律制作了实验样机的零部件,完成了实验样机的组装与初步测试。评价了 3D打印工艺在样机制作中的效果。