随着科学技术的飞速发展,移动机器人在科技进步中扮演着越来越重要的角色。现有的机器人因体型较大、越障能力较差、无作业或探测能力等因素在面对一些复杂的未知环境探测时受到较多限制。文章针对面向未知环境探测的需求,研发了一款小型可变形式轮腿机器人,规划了多足运动的对角步态和轮式运动步态,设计了嵌入式控制系统并进行了样机实验。针对未知环境探测的需求,确定了轮腿变形机器人系统的功能和各项性能指标,基于此研制了一款小型可变形轮腿机器人系统,同时具有多足和轮式机器人的优点。机器人由4个相同的3自由度串联肢体和可实现腰部弯曲的躯干组成,在各个关节的配合下可实现轮腿运动的互换。变形机器人既可以采用越障能力较强的足式方式运动,也可以使用运动速度快,效率高的轮式方式运动,两种运动方式可以实现自主转化,机动灵活。当机器人轮式运动时,抬起的双足可以实现类似于双臂的协调操作,完成相应的任务。前端带有超声波测距模块和WIFI摄像头模块,可以实现对外界环境的实时感知,采用的无线通信方式还可实现远程控制。完成变形机器人系统设计之后,对机器人的步态进行规划。基于其结构特点,采用D-H法推导了正逆运动学方程,利用6次多项式插值生成肢体末端的轨迹并规划相应的对角步态,以及轮-腿运动方式的变换步态。进一步地,推导了机器人重心位置、稳定裕度和翻转角公式,并采用Adams和Matlab联合仿真对规划的步态进行验证。为实现机器人的运动控制,开发了基于ARM处理器的嵌入式控制器,并植入了多任务实时操作系统uCOS II。另外,编写了上位机软件,实现了与嵌入式控制器的蓝牙通信,并能实时接收WIFI摄像头传回的图像,以对机器人所处的环境进行感知,远程遥控机器人完成作业任务。基于上述工作,完成了变形机器人样机的集成,并开展了典型工况下的实验,包括足式运动、轮式运动、轮-腿运动变换实验,以及环境探测、前臂作业和远程遥控等实验,对机器人的功能和性能进行了检验。