当前，月球、火星等地外星体的探测已经成为国际热点，外星探测机器人作为重要手段正在得到越来越多的关注。目前，国际上研发和设计的外星探测机器人基本上都采用六轮摇臂转向架式结构。在中国航天集团第八研究院相关课题的支持下，本文以火星探测用机器人为研究对象开展研究，取得以下成果：在分析火星探测机器人移动系统的基本技术要求和指标基础上，提出了一种以五杆机构为核心的轮腿式机器人移动平台方案，通过轮与腿的结合，使该机器人具有丰富的步态类型，兼具轮式运动与腿式运动的优点，具有良好的地形适应能力、能耗特性以及稳定性。对轮腿式外星探测机器人进行了运动学建模，建立了关节转角与足部坐标之间的关系；采用拉格朗日法对机器人进行了动力学建模，建立了机器人各关节力矩与机器人行走的加速度关系，为足端轨迹规划和能耗分析提供了依据。分析了轮腿式机器人的单腿工作空间、跨沟能力、越障能力、折叠性能、能耗，建立了跨沟、越障能力以及折叠性能与机器人基本尺寸之间的关系，形成了性能评价指标体系。考虑到地形适应能力以及能耗的要求，从机器人行走中的各足状态与步态类型之间的关系出发，建立了一种以矩阵来描述步态、进而描述机器人行走过程的方法，将机器人的行走过程矩阵化，通过矩阵递推算法实现了机器人步态的动态生成。在此基础上，基于时变NURBS运动曲线表达方法建立了满足位置、速度、加速度等约束条件的步态轨迹规划方法。在步态规划基础上，对轮腿式机器人的基本步态以及各种工况下机器人的性能进行了仿真实验研究，得到了机器人在不同步态下的运动学与动力学性能，验证了机器人的爬坡、跨沟、越障等能力、折展性及其能耗特性，为火星探测机器人进一步研究奠定了基础。