机器人的需求以及其应用场景的多样化逐步加深,对非结构化地形的适应能力往往是户外作业机器人设计中必须考虑的一项。足式机器人是移动机器人的重要组成部分,因其与地面离散的接触模式,相比于轮式机器人与履带式机器人有更强的机动性能,面对复杂环境更加得心应手。研制具有高动态性能以及高环境适应性的足式机器人是近年机器人领域的热门研究方向。为应对非结构化地形下的作业需求,本文研究了一种偏心轮足式结构的机器人,主要围绕机器人的结构设计、步态设计、仿生运动控制和自适应切换策略、以及控制系统构建等问题展开。首先本文针对机器人的机械结构进行了简单的叙述。采用类蟑螂的生物形态,将轮式机器人的连续步态离散化,使之在跨越障碍、壕沟以及台阶运行中有一定的优势,同时其封闭式的足结构与直流减速电机直连,在运行速度方面优于常见的足式机器人。另外,分析了该机器人运行时轮足的运动学模型,给出了运行过程中轮足对机器人位移以及速度方面影响的理论分析。在此机械结构的基础上,针对机器人设计了四种运行步态:三角步态、原地转向步态、波浪爬坡步态以及爬台阶步态。并使用稳定锥方法对这几种步态进行了运行稳定性的分析。在机器人运动控制器的设计上,不同于传统机器人控制中基于模型的设计方法,本文借鉴了自然界中生物的中枢脉冲发生器(Central Pattern Generation,CPG)控制思想,研究了该偏心轮足式六足机器人的仿生控制策略。使用Hopf振子搭建环状全耦合CPG网络,采用六维的旋转矩阵作为此CPG网络的耦合矩阵。明确了网络中各项因子对网络输出形态的影响,并在此基础上制定了步态切换的方法。设计了步态映射线性化函数,将CPG信号转换为各足实际的相位信息。通过机载摄像头收集了三类常见的环境数据,制作数据集,使用Caffe框架对其进行了训练,网络采用Caffe Net,训练结果作为环境模型。为使机器人面临不同环境时能自动进行步态切换,采用多模态自适应控制的思想,将各个步态作为机器人系统中的步态模型,通过摄像头识别到的环境信息作为反馈信息,设计了机器人的步态自适应切换策略。使用Solid Works对机器人进行建模,设计加工图纸,选购元器件,搭建电气系统,完成了机器人物理样机的制作。设计机器人的嵌入式运动控制系统,以及视觉识别系统。搭建了VREP仿真环境与物理实验环境,分别进行了针对各个步态的仿真验证与实物实验验证,设计了步态切换的物理实验。实验验证了机器人在设计的CPG控制器的驱动下能够按照给定的步态运行,并能够根据机载摄像头对环境模型的识别,进行步态的自适应切换,验证了本文基本步态设计的正确性以及多模态控制器的有效性。