本文以空间单闭链全R副连杆机构为构型,设计了三种基于空间单闭链全R副连杆机构的轮腿式机器人,并分别以这三种机器人为中心,展开了系统的理论研究与分析。具体包括:构型分析、运动分析、动力学分析、运动稳定性分析、仿真分析、样机设计与实验等。首先,提出了一种基于Bennett机构的轮腿式机器人,通过对连杆进行重新设计使机器人实现两种步态的运动,两种步态的切换可通过改变电机的转动方向实现。分别分析了两种运动步态下的运动路径,详细讨论了在驱动反转时翻转运动的不同情况,并对稳定翻转时的运动稳定性进行了理论分析;基于机构的移动特性和移动路径,提出使其在平面内运动的控制方法;最后制作了一台样机以验证理论分析的正确性。然后,提出了一种基于Bricard机构的可变形两足轮腿式机器人,该机器人可以通过变形机构在轮式模式与腿式模式两种状态间切换,通过多种运动模式以提高环境适应力。对机器人的变形机构的输入输出角度关系进行了推导;并使用SVD分解对机器人变形机构的奇异位置进行了分析;接下来对机器人的两种运动模式分别进行了运动学分析与动力学分析;并搭建仿真模型对理论分析进行验证;最后设计并制作了样机以验证理论分析的正确性。接下来,提出了一种基于Sarrus机构的可变形四足轮腿式机器人,该机器人可以通过变形机构实现轮式运动与四足运动,应用螺旋理论对Sarrus机构的自由度及奇异位置进行了分析,并对机器人的变形机构的输入输出角度关系进行了推导;接下来对机器人腿式模式下的两种步态进行分析,包括同步步态与对角步态;并搭建仿真模型对理论分析进行验证;最后对机器人的传动结构进行设计。在论文的最后对课题进行总结,综合比较所提出机器人的特点并对轮腿式机器人的未来发展方向进行展望。