随着移动机器人在各种领域应用的不断深入，未来的移动机器人不仅需要具有可在复杂路面快速移动的能力，而且需要具有在各种危险环境下执行复杂作业的能力。通过赋予移动机器人以灵活的操作能力，使其可以在各种环境下代替人类完成复杂的工作任务，对移动机器人技术的研究与发展具有重要意义。　　基于功能仿生学原理提出的肢体机器人设计方法，有效的解决了由于操作、行走机构独立设计带来的机器人本体体积及重量增大、负载能力降低以及系统结构复杂的问题。本文在对肢体机器人设计思想进行探索研究的基础上，设计搭建了一种三肢体永磁吸附机器人实验平台，目的在于通过对肢体机器人设计过程中存在的机构设计融合、理论分析融合以及系统控制融合等问题进行研究，为该类机器人的研究提供一定的理论和应用基础。同时，针对磁吸附机器人在采用永磁吸附时存在的吸附能力与运动性能之间的矛盾问题，本文研制了一种新的基于内平衡原理的永磁吸附机构，使该矛盾问题得到了有效的解决。　　三肢体机器人采用新颖的三分支机构，使其针对不同的路面具有多种灵活的运动步态，如蠕动步态、翻转步态和交叉步态等。在执行操作任务时，机器人可采取单臂作业或双臂协调作业，配合肢体末端的操作器使机器人可完成较复杂的操作任务。为了使机器人实现柔顺行走和具有避障功能，在各肢体末端设计有力/力矩传感器、测距传感器和接触传感器等，用来实时采集机器人在移动和操作过程中的各种信息。　　对原有的内平衡原理进行了改进，结合电磁原理提出了一种新的永磁吸附机构设计方法，并成功研制了基于该方法的吸附机构样机。实验结果表明：利用该方法设计的永磁吸附机构，具有功耗低，吸附、脱离简单易控，工作安全可靠的优点，有效地解决了永磁吸附存在的问题。　　建立了机器人的运动学方程，针对肢体机器人腿臂机构融合的特点，将其整体运动学分析分解为各肢体分别作为站立腿和摆动腿的不同组合过程，从而把机器人复杂的肢体运动学分析清晰地表述出来，并以此为基础，得到了机器人在移动和操作状态下的两种运动学模型，实现了机器人肢体交替变换的复杂运动学分析，最后用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型，为进行机器人步态规划和控制系统设计奠定了基础。　　根据步态的评定标准，对机器人多种运动步态进行了规划，并进行运动学及动力学仿真，验证了对机器人运动学、动力学以及步态规划等各方面理论分析的正确性，得到了满意的机器人各关节位置、速度、加速度数据。同时由于机器人采用特定的交替吸附步态，在其运动过程中永磁吸附机构所受的工作载荷将影响到机器人的吸附可靠性，因此为提高机器人的移动速度和吸附可靠性，以时间、吸附机构载荷为目标，利用遗传算法进行机器人关节轨迹的多目标优化，并最终得到了优化的关节运动轨迹。　　采用分级和模块化思想，设计了机器人上位机进行运动规划、底层机器人嵌入式控制器进行关节运动控制以及单片机执行足部多传感器数据采集及控制的三级分布式控制系统。机器人关节电机伺服系统采用积分分离的PID控制策略，并对关节转角采用离散化方法，有效地减小了关节转角轨迹的跟踪误差。建立了三肢体机器人的实验系统，对论文所得出的各种移动步态和操作方式，进行实验验证和分析，验证了机器人整体设计和理论分析的有效性。