为了能够稳定地获取信息情报,弥补地面侦查机器人环境适应性不足和无人飞行器侦查续航能力有限的缺点,本文提出一种能适应复杂环境的微型空地两栖机器人,该机器人具备地面爬行能力和空中飞行能力,同时能根据环境的不同改变运动模式,进行地面爬行和空中飞行的切换。本文从空地两栖机器人的系统技术研究入手,设计两栖机器人的总体结构,并对两栖机器人的运动控制律进行多种算法的研究和设计。首先根据空地两栖机器人的任务环境,制定两栖机器人的技术指标,进行技术方案的研究,以此设计两栖机器人的系统结构。为了更好的实现微型化,空地两栖机器人飞行机构采用四旋翼飞行器,并在结构上和整机控制板合二为一;地面机构采用轮腿式爬行机构,拥有一定的越障能力。对所设计的空地两栖机器人的飞行进行动力学建模,构建传递函数。以简洁、高效、安全和稳定的原则开发两栖机器人的控制系统,分别进行了硬件部分和软件部分的设计。根据传递函数,进行控制律的设计。从稳定、高效、高精度控制的原则出发,分别采用LQ最优控制,串级PID控制和模糊PID控制的方法进行控制律的设计,并进行仿真分析,对比控制效果。所选的控制算法均能使得机器人在小范围内保持稳定飞行,能以稳定姿态较快到达期望位置。相对于串级PID控制,模糊PID控制和LQ控制在超调量和调解时间上控制效果略胜一筹,但是LQ控制算法在直线飞行时需要选择合适权重矩阵。本文也对两栖机器人运动模式转换进行了控制律设计,实现了机器人在地面模式和飞行模式之间的稳定切换。最终通过实验验证了地面爬行机构的越障能力,LQ最优控制、串级PID控制和模糊PID控制的控制效果,两栖机器人地面模式和飞行模式之间的切换性能。实验结果满足设计精度,达到设计要求。