近年来,随着机器人技术的快速发展,具有大运动范围、微纳米级定位能力的小型移动机器人在生命科学、智能制造、智能检测、光学仪器等领域获得越来越多的关注和需求。压电机器人利用压电致动技术进行工作,具有输出力大、响应速度快、不受电磁干扰、易于实现纳米级分辨力等特点,在这些领域有着极大的应用潜力。相关领域的快速发展要求压电机器人实现兼顾大行程、纳米级定位能力、多自由度、稳定运动步态并具有紧凑结构等特性,而现阶段的压电机器人在上述特性之间存在矛盾,无法同时兼顾这些特性。为解决这一问题,本文提出了一种六足压电机器人,基于三角步态方案实现平面多自由度稳定步态输出,基于行走致动和直接致动模式的融合切换实现大行程及高精度的运动,最终实现大行程、纳米级定位能力、多自由度、稳定运动步态特性的兼顾,满足相关领域的需求。首先,模仿多足生物的躯干构造,通过模块化思想分析确定了机器人的躯体构成为驱动腿、基体、连接件三部分,以实现稳定步态运动输出为目标,开展机器人的拓扑结构设计,确定了驱动腿布置方式。提出了直接致动模式和行走致动模式两种适用于机器人的运动模式,通过两种模式的切换实现大行程、高精度的运动。机器人采用三角步态方案,保持运动时机器人重心和姿态稳定,获得高步态稳定性的运动输出,并根据多足间的步态配合方案确定了机器人的多自由度运动策略及相应的激励方案。其次,利用伯努利-欧拉梁理论建立了单个压电腿的动力学模型,得到压电腿固有频率及驱动足弯曲位移的解析解,进而得到弯曲位移与激励信号、结构参数间的关系。以驱动足完全“抬起”并离开工作面、实现结构的紧凑性和体积的小型化为优化目标,利用所建立的动力学模型优化压电腿结构,得到压电腿各结构尺寸的具体参数。在确定具体结构尺寸参数后,对动力学模型进行数值仿真,得到位移响应结果与有限元仿真结果相近,验证了所建立的动力学模型的准确性和有效性。以驱动足弯曲时与工作面不发生打滑为优化目标,基于所建立的动力学模型优化机器人的激励信号,获得高效激励方案。然后,加工装配机器人样机,测试压电腿振动及位移特性,结果满足预期设计目标。对机器人展开相关实验测试,机器人直接致动模式下直线运动时线位移分辨力为15nm,旋转运动时角位移分辨力为0.36μrad;在行走致动模式下四个运动方向所能达到的最大运动速度分别为236.56μm/s、232.23μm/s、235.10μm/s、8501.67μrad/s,最大负载为800g（约为自身体重的40倍）;大行程运动下机器人基体姿态变化在1μm以内,并具有良好的步距重复性,直线运动位移耦合率低于3.50%,位移重复性达到0.78%,旋转运动角位移重复性达到0.66%,这些结果表明机器人具有优越的步态稳定性。机器人系统在直接致动模式下直线运动方向定位精度达到nm级,旋转方向定位精度达到亚μrad级,行走模式下在大行程直线运动时具有1μm以内的定位精度,旋转运动时具有15μrad以内的定位精度,融合两种致动模式,测试出其在大行程直线运动时具有±20nm的定位精度,旋转运动时具有±0.4μrad的定位精度。实验结果表明,本文所提出的六足压电机器人实现了大运动范围、稳定步态、高精度的运动。最后,开展了晶圆缺陷检测应用试验,六足压电机器人作为晶圆的承载平台,其优越的直线性能保证了检测时的连续性和快速性,其优越的步态稳定性保证了检测时对焦的稳定性,这为晶圆缺陷视觉检测技术提供了有效的助力,展现了机器人在智能检测中作为承载工具的应用潜力。