对于复杂环境下执行探测、救援任务的机器人而言,要求能适应多种路况,且在运动速度、越障能力等方面具有优良的性能。传统的多足机器人,虽然越障能力强,但运动速度较慢;而球形机器人,运动速度快、机动能力强,且具有零转弯半径,但避障能力不足。基于此,本文研制了具有多种运动形式的球-腿变形机器人系统,兼具球形机器人快速运动和多足机器人高避障能力的特点,能根据不同路况选择合适的运动形式。针对复杂环境下作业任务对机器人运动能力的需求,确定了移动机器人系统的功能和性能指标,基于此,设计了一种球腿复合机器人系统。整个机器人系统包括机械、传感、以及嵌入式控制系统三部分。机械上,采用可拼接球形外壳包裹的六足机器人的复合式机构,针对六足与球的切换所带来的变形及干涉问题,本文设计一种全新的基于阿基米德螺旋线的展开机构,目的是为了上半球与下半球的球瓣之间不会发生机械干涉。根据所设计的构型,开展了单腿运动学和整个系统运动学的建模,分析了各腿间的相互作用关系并制定了多足协调规则,规划了六足运动以及球形滚动模式的运动步态,并结合ADAMS动力学仿真,验证了系统设计的合理性。传感器主要采用WIFI摄像头进行环境感知,且能将所观测的图像通过无线链路传到后台控制终端。控制分系统以STM32系列芯片和无线路由器为核心,植入了实时操作系统Open WRT并编写了任务程序,实现机器人多种运动模式的转换以及传感数据的反馈。另外,为方便任务规划和状态监测,基于C#编写了后台控制终端的上位机软件,实现了与嵌入式控制分系统以及WIFI相机的无线通信,可远程控制机器人执行作业任务。最后,制作了移动机器人的样机并进行了实验研究。结果表明,所研制的机器人系统具有较好的运动能力、变形能力与滚动能力。