移动型机器人作为机器人技术的典型代表,能够在探险救灾、资源探查、军事打击以及管道检修等复杂恶劣的环境下代替人类执行危险的作业任务,具有极高的研究意义和广阔的应用需求。为解决传统的单模式移动型机器人的模式单一、运动性能不足等问题,提高机器人在非结构化环境下的越障能力和适应能力,满足不同地形环境下的运动需求。本文以轮腿变形机制作为研究切入点,在三自由度两栖运动推进机构e Paddle（Eccentric Paddle Mechanism）的研究基础上,提出了一种基于二自由度偏心桨轮机构（2-DOF e Paddle）的轮腿复合式移动机器人。得益于轮系和桨杆的协调配合,机器人具有轮式和腿式两种运动模式以及圆形轮式CW（Circular Wheeled Gait）、被动桨态式PPW（Passive Paddle Wheeled Gait）和主动桨腿式APL（Active Paddle Legged Gait）三种运动步态,兼具了轮式机器人的机动性能和腿式机器人的越障能力。本文主要内容包括:（1）本论文提出了一种二自由度偏心桨轮机构,该机构具有轮系和桨杆两个同轴的主动关节,并分别由两个电机独立驱动,提高了动力学性能。进而,推导了偏心桨轮机构的基础运动学模型,得到了轮关节和桨杆关节的矢量关系,并完成了2-DOF e Paddle机器人的模型设计。机器人结构简单紧凑,传动稳定,具备较强的越障性能和环境适应能力。（2）本论文分析了机器人三种运动步态（CW、PPW和APL）的实现方法以及完整的越障动作规划。以两模块2-DOF e Paddle机器人为例,建立了机器人在CW步态下的直线和转向运动学模型。提出了机器人成功越障的必要条件:滑移裕度D≥0。通过静力学分析以及力偶矩合成方法,推导了机器人在三种步态下的越障姿态模型,得到了滑移裕度的解析表达式。（3）本论文首先完成了机器人三种运动步态下越障运动学模型的仿真分析,得到了PPW步态下的机器人越障姿态顺序,并分析了PPW与APL步态的爬越表现。其次,提出了以用户处理层,信息交互层以及驱动执行层为主的控制系统设计方案,采用串口通信作为移动式控制平台与电机驱动系统之间的数据传输方法,实现了各自由度的独立驱动,降低了控制难度,并基于C#编译语言开发了两款机器人运动控制软件。最终,搭建了两模块和四模块2-DOF e Paddle的两款机器人样机。（4）基于所搭建的机器人原型样机,本论文首先完成了两模块2-DOF e Paddle机器人的直线、转向和越障运动实验,实验表现与仿真结果相吻合,验证了模型的准确性和科学性。其次,相继完成了四模块2-DOF e Paddle机器人的基础运动实验、完整的单台阶越障实验、户外环境下的适应性实验以及负载运动实验,表明了机器人具备较强的越障性能和环境适应能力。最终,基于实验结果,讨论了机器人在不同评判指标下的优选步态,相比较3-DOF e Paddle,2-DOF e Paddle机器人在保留轮腿复合运动模式的前提下,结构更加简单紧凑,重量减轻,自由度减少,越障能力有了明显的提高。