当前,世界范围内反恐防暴斗争的严峻性、迫切性和防灾救援行动的针对性、效果性都在与日俱增。随着机器人技术的发展,机器人必将逐渐进入上述两个领域大显身手,以代替人类完成那些艰巨、复杂、危险的工作。但受作业环境的限制,要求机器人在履行上述两大任务过程中,必须具有较强的陆空两栖适应能力,这种情况下陆空两栖机器人就有其独特的优势。为提前应对这些特殊要求,本文拟研发一款结构新颖、功能强大、性能稳定、成本低廉、适应性强、操控性好,且可分离协作和自主控制的小型组合式陆空两栖机器人,并着重对其结构构型、运动规划与实时控制、自主飞行与自主定点降落等关键技术展开深入探索和系统研究。首先,本文通过分析陆空两栖机器人的性能要求,充分对比一体式方案和组合式方案的优劣势,确定了一种新型的组合式陆空两栖机器人的构型,具体包含一个四轮腿地面机动机器人和一个四旋翼空中飞行机器人。其次,设计了地面机器人和飞行机器人的分布式控制框架,完成了包含单目视觉在内的硬件器件的选型和系统的搭建。再次,基于足端轨迹的方法进行运动规划,使用walk步态结合贝塞尔足端轨迹曲线,规划机器人机身质心按直线运动。该方法在ADAMS仿真环境下获得了较好的运动效果。最后,提出了基于单目视觉的自主定点降落控制方案和OODA控制策略,设计了基于图像不变矩的标志识别算法。在运动控制方面,比较了基于GPS反馈的位置控制方法和基于图像的视觉伺服(IBVS)方法,并通过simulink仿真验证了IBVS法可以满足10厘米内的精度要求。完成以上工作之后,对小型组合式陆空两栖机器人进行了针对性实验。其中,地面机器人的直线运动实验说明所述规划方法在物理样机上同样有效可行;降落标志识别算法对比测试实验,表明所提算法稳定,且具有旋转缩放不变性;基于gazebo的自主定点降落的控制方法验证试验,表明使用基于视觉的降落方法可以使机器人实现10厘米内的误差降落。总体实验结果令人满意,充分表明本文所做工作及取得的成果可以为相关研究提供有益的参考,对陆空两栖机器人技术的发展具有推动作用和积极意义。