移动机器人广泛地应用于各领域，随着应用领域的扩大，对机器人的小型化、智能化以及越障能力提出了更高的要求。移动机器人，特别是小型的移动机器人对体积和重量特别敏感，大扭矩的输出与能耗、重量、体积存在着矛盾，因此，体积小、重量轻、输出转矩大、集成度高的驱动系统是移动机器人设计的关键。本文针对上述需求设计了一种集电机、减速机构、换挡机构、反馈传感器为一体的主动车轮，采用两挡变速以同时满足移动机器人在平坦路面高速行驶以及低速爬坡越障的要求，从而提高移动机器人的路面适应性和越障性。本文主要包括以下内容：1、分析移动机器人的设计要求，计算主动车轮相关设计参数，进行主动车轮的总体设计，确定主动车轮的传动方案，进行主动车轮的优化设计，完成主动车轮的结构设计。2、建立主动车轮的机械系统动力学模型，利用动力学软件对主动车轮的启动、制动以及换挡性能进行分析，验证了设计方案的可行性。3、分析主动车轮控制原理，设计主动车轮换挡控制策略，并进行主动车轮换挡性能分析；建立主动车轮系统控制模型，设计主动车轮PID控制器，对控制模型进行了仿真分析，结果表明所提出的方法能够有效地进行换挡和调速控制。