自实施探月计划以来,我国已在月球探测取得了一系列重大进展,完成“绕-落-回”三步走计划之后,我国的航天事业更是迎来了飞速发展。月球上是否存在水冰一直是月球探测的热点问题,越来越多的探测数据表明,在月球南极的永久阴影区内极有可能含有水冰。如何进入月球南极永久阴影区进行采样探测,同时避开探测进入过程造成的污染区域是月球南极水冰探测的关键问题之一,这便要求探测器具有一定的移动能力。当前世界各国的移动巡视器可完成多种复杂的科学探测任务,但其移动和采样系统十分复杂,对本课题需要短距离移动,进行区域探测的任务来说,系统资源代价太高,如何提高系统的集成程度,提高资源利用,就成为探测其设计的关键。在该背景下,本文充分调研分析了国内外探测机器人和采样机构的发展历史和研究现状,提出一种高系统集成度和资源利用率月面探测器机器人移动机构设计。本文首先通过对比与采样功能共体和非共体的两种探测器移动机构设计方案的优缺点,选定了适用于短距离移动、区域采样探测的与采样功能共体的探测器移动机构设计方案,该方案采用单腿驱动摇橹式移动的方式,同时将其复用为采样机构,两者进行了共体设计。在确定整机方案后,对采样、驱动、足等各个功能单元进行了原理设计,同时分析了探测机器人移动和采样工作模式。以与采样功能共体的探测器移动机构设计方案为基础,进行了移动机构设计,驱动腿同时也是采样机构,该单元采用了多级钻杆设计,完成了其伸缩结构的约束设计,采用柔性钢带嵌入钻杠凹槽的方案驱动钻杆伸缩,分析了柔性钢带驱动的可行性和可靠性,并采用摩擦驱动的方式,设计了驱动柔性钢带的进尺驱动器,采用并联平台驱动多级钻杆的摆动,最后完成了固定足的足垫设计。以所设计的摇橹式移动机构为对象,以STM32最小系统为核心进行控制系统设计,上位机和下位机采用无线通信的方式,下位机采集各路力传感器和位姿传感器数据,同时驱动各路电机。并对原理样机进行了实现。对摇橹式移动机构进行了逆运动学、正运动学及姿态求解,给出了雅可比矩阵。对摇橹式移动的滑移和转动两种模式进行了受力分析,明确了滑移和转动两种不同移动模式的可行域及驱动腿摆动方向,从受力分析上验证了摇橹式移动的可行性和灵活性。为了准确地获得位姿信息,采用互补滤波算法对陀螺仪和加速度计的数据进行互补滤波处理,有效降低了传感器的噪声和漂移。在伺服控制方面,选用了模糊PID算法,设计了模糊PID控制器。最后给出了适合摇橹式移动机构的运动规律和摆动策略,通过建立的探测机器人虚拟样机系统,进行了摇橹式移动策略仿真,验证了摇橹式探测机器人的合理性和可靠性。