在科学考察、抢险救灾、军事侦察等领域,对机器人运动过程中的能量损耗、工作环境适应能力、工作效率等有很高的要求,而采用轮式移动的类人及类人猿机器人由于在这些方面的优异表现,正受到越来越多的关注。本文设计了类人及类人猿机器人的脚用轮式移动机构,设计了轨迹跟踪控制律,研究了利用多关节协调平衡的ZMP力反射控制,在仿真环境下,实现了类人猿机器人的稳定轮式移动。本文根据类人猿机器人的轮式移动技术指标,设计了采用双离合器的脚用轮式移动机构;分析了轮式移动过程中类人猿机器人的受力情况,进行了脚用轮式移动机构原动机-传动装置的选型设计;根据选型结果,设计了脚用轮式移动机构的驱动-控制系统;分析了脚用轮式移动机构的运动方式,总结了不同运动方式下的运动学模型,研究了脚用轮式移动机构与类人猿机器人其余关节的配合运动。选择脚用轮式移动机构运动方式中的一种运动方式,作为本文类人猿机器人轮式移动的运动方式,设计了采用轮式移动的类人猿机器人的稳定移动控制系统;对类人猿机器人进行了运动学建模与动力学建模,为了得到逆运动学的解析解,引入了一种考虑负载的转动惯量与重力矩的约束条件;建立了轮式移动动力学模型;根据扰动的上界值是否已知,分别设计了运动学控制器与动力学控制器;利用Lyapunov稳定性理论证明了相应控制律的正确性;利用Simulink对典型运动——追踪圆形轨迹与S型速度曲线进行了仿真验证,获得了轨迹跟踪控制的误差结果。给出了轮式移动的类人猿机器人实际ZMP的测量方法;提出了小车-桌子-小车模型,求得移动平台加速度对于ZMP位置的影响;基于预观控制理论和ZMP生成了初始COM轨迹;设计了ZMP误差补偿控制器消除移动平台加速度对ZMP位置的影响,得到了参考COM轨迹;利用逆运动学求解,得到关节的参考轨迹;研究了利用多关节调节动态平衡的ZMP力反射控制;将多关节参与的ZMP力反射控制的冗余关节角加速度变化量的求解问题转化为二次规划问题,设计了相应的目标函数、约束条件,给出了目标函数加权因子的确定方法,给出了该二次规划问题的求解算法。最后,利用ADAMS与SIMULINK进行联合仿真,实现了扰动的上界值已知、扰动的上界值未知两种情况下的类人猿机器人的稳定轮式移动仿真,对相应仿真结果进行了分析说明,验证了脚用轮式移动机构设计的合理性、轨迹跟踪控制与ZMP力反射控制的有效性。本文研究结果表明,相比双足步行移动方式,采用轮式移动方式的类人猿机器人在能量损耗、工作效率方面具有显著提升。