随着海洋开发的快速发展,水陆交界及浅滩等复杂环境的近海防御、军事部署和侦察通讯等方面的研究日渐成为热点。传统的机器人往往不能同时具备陆地及水下作业能力,两栖环境复杂,在濒海区域往往是松软的沙砾和高低不平的岩石,在水下则充满着浮游生物和暗流,这些都对机器人的性能提出了更高的要求。足式机器人落足点离散,在通过松软及崎岖地面时具有先天的优势,可以像动物一样跨越障碍。本文以两栖自主运动为目标,研制一套两栖六足机器人,并对其进行同步定位建图(SLAM)理论分析与实验研究,为下一阶段机器人自主作业奠定基础。在对机器人运动环境及作业内容进行分析后,以足式机器人步态为出发点逆向分析,提出一种高效的双关节驱动两栖六足机器人总体方案,包括机器人腿部、机身及驱动关节的结构设计方案及控制系统方案;其中机器人腿部由等宽六圆弧凸轮机构、滑动陀螺、转动四杆机构等组成,通过改变腿部相位差规划一种步态,确定机器人主要传动机构的详细参数及机身结构形式,并进行了整机三维建模,通过对腿部关节力矩的分析,得到机器人运动所需驱动力矩进而设计出一种微小型水下驱动关节。对机器人步行足进行运动学计算及仿真分析,通过仿真得出机器人足端轨迹,分别改变凸轮、从动件及转动四杆的参数,根据设计要求得出这些机构的最优设计参数,针对机器人工作环境及任务的多样性,规划一种位置控制方法,建立机器人关节数学模型,设计一种模糊PID控制器,对比仿真表明该种方法较传统方法具有更加优越的控制性能,建立机器人运动模型及环境观测模型,为SLAM研究提供模型基础。基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对机器人进行SLAM系统建模,在点特征环境下进行系统状态预测,提取环境点特征,基于最近邻数据关联法进行点特征数据关联,利用观测到的路标对系统状态进行更新与增广,借助matlab进行EKF-SLAM仿真研究,通过改变环境路标数量分析了其对机器人定位及建图误差的影响,基于最小二乘法对环境线特征进行提取,采用NNDA法进行特征匹配,对线特征EKF-SLAM进行了研究,最后对线段特征提取及匹配算法进行了实验验证。完成了两栖六足机器人样机研制及机器人实验控制平台构建,进行了机器人直行、转向及负载实验,验证了结构设计的合理性,为了验证机器人的位置跟踪性能,进行了机器人位置跟踪控制实验,搭建实验环境,开展了不同路标环境下六足机器人SLAM实验,最后进行了沙滩及草地行走实验,验证了机器人在实际环境下的作业性能。