在军事、星球探测、自然资源探查等领域内,非结构环境移动机器人有着广泛的应用前景和社会需求。在地球陆地表面,有超过50%以上的面积为崎岖不平的山丘或沼泽,仅仅依靠轮式机械无法完全实现在这些自然环境中的移动。因此,设计和制造一个类似动物能够在自然环境中步行的机器,一直以来是人类追求的目标。同时如何实现移动机器人在非结构自然环境中的稳定、快速、平稳移动,是移动机器人研究面临的重要课题。非结构环境下移动不仅需要具有较强环境适应性的机器人结构,同时需要能够自调整的步态规划方法。因此,本论文针对非结构环境中的运动,系统研究了非结构环境下的轮足式移动机器人结构及其步态规划,论文完成的主要工作及贡献有:(1)提出了一种适应非结构战场的轮足式军用移动机器人结构,通过组合可以实现轮式、履带式、腿式及复合运动模式等多种运动方式,能够充分发挥各种运动模式在不同条件下的优点,以适应在自然环境下无人驾驶军用机器人顺利完成任务。(2)在分析四足动物时各腿协调关系的基础上,对四足动物行走步态进行了完整定义,提出了四足步态衍生谱,给出各标准步态间的转换关系,同时提出了步态与速度关系,给出了针对不同四足机构在不同速度下稳定行走时协调性最高、能耗最小的步态,为不同四足行走机构的步态选择提供参考,同时使在速度变化的情况下能够得到步态的连续变化。(3)在对四足动物运动规律分析的基础上,根据生物感知对运动调整的特点,引入了传感反射的定义,建立了从机器人姿态空间和传感器空间到关节轨迹空间的之间映射关系,并结合博弈决策原理,提出一种基于传感反射的步态博弈规划模型,对机器人在非结构环境下行走时进行膝关节角度在线调整,得到机器人在线规划步态,使机器人在未知环境下自主平稳行走。(4)在机器人腿式运动规划的基础上,对轮足式机器人复合移动模式进行分析,并根据前面腿的运动规划方法对复合步态进行规划以及各模式间切换变形的运动规划研究。