移动机器人系统在环境探测、灾害救援、反恐防爆等方面具有越来越重要的作用,受到各国的重视。为完成上述任务,要求机器人去不但具备在复杂或未知环境中顺利通过的能力,还需要具备作业能力。基于此,本文研制了一种具有足式、轮式、轮腿式等多种运动模式以及多自由度作业能力的机器人系统,并开展实验验证。根据复杂场景探测及作业的要求,确定轮腿式移动机器人系统的应用场景、功能和性能指标要求,设计了多运动模式机器人系统的结构及机构。该机器人系统由四足运动平台、全向移动系统、5自由度操作臂以及机器人嵌入式控制器等组成。每个腿部具有4个自由度,可模拟多种类似的足式步态;全向移动机构采用一组四个麦克纳姆轮O型布置的方案,可实现平面全向移动。根据设计的机器人系统,建立了多运动模式轮腿机器人的运动学模型,并针对崎岖路况规划了仿犬科动物及爬行动物的两种足行步态,分别满足快速行走或高效越障的需求。利用Webots机器人仿真模拟软件对轮腿机器人进行了运动仿真,验证了规划的步态以及足端轨迹的正确,也由得到的仿真数据验证了前期关节驱动舵机选型的正确。为满足四足、四轮及六自由度操作臂的运动控制及远程控制的需求,设计了基于STM32的嵌入式控制系统,并开发了PC上位机控制程序及便携式移动设备的操作控制程序。嵌入式控制器通过蓝牙与上位机进行通信,远程遥控机器人移动、探测及操作。完成了两类上位机应用程序开发,增强了人机交互性及信息处理能力。完成了多运动模式轮腿机器人样机集成,并开展了仿犬科动物足行运动、仿爬行动物足行运动、全向运动、普通轮式运动及操作臂抓取运动等实验。结果表明,机器人在实验室搭建的模拟复杂环境下,在多种形态下均具有很好的运动能力,整体也有很好的复杂环境应对能力,并且具有一定的操作能力,满足设计要求。