轮足机器人是可以实现轮式移动和足式移动的机器人,即轮式机器人与步行机器人的组合。轮式机器人具有高速、高效、运动平稳、控制简单等优点,但对非平整环境适应性差;步行机器人环境适应性强,具有较强的越障能力,但机构复杂,移动速度低。轮足机器人兼具两者的优点,逐渐成为国内外移动机器人的研究热点之一。双轮足机器人较多轮足机器人更能适应复杂环境,结构更为简单,但其运动和力学稳定性差增加了机器人控制的难度,使两种运动模式互换难以有效可靠地实现。本文以前人对轮足机器人的研究为基础,设计开发了一种冗余自由度模块化双轮足机器人,将轮足机器人和双足机器人的优势结合,并从机器人系统搭建、轮式移动和轮式移动与双足步行模式切换三个方面进行研究,主要内容如下:1)根据设计要求和方案,提出并构建了一种模块化七自由度双轮足机器人,然后利用D-H参数法对机器人的轮式移动模式和双足步行模式分别进行运动学建模。2)对机器人在轮式移动模式下进行了运动分析,结合机器人构型特点和轮子的运动约束以及机器人的稳定性分析,给出机器人在轮式移动模式下的双轮差速运动方式和变轮距变轮向运动方式。3)对机器人轮式移动和双足步行的模式切换进行运动规划,以机器人的稳定性为基础,提出了一种该双轮足机器人所独有的轮足混合步态,并结合该步态将两种运动模式的切换分为左足-左轮和右足-右轮(不失一般性)两个步骤进行规划,两种运动模式的切换为可逆的过程。4)搭建了机器人的ADAMS仿真环境,分别对轮式移动和两种模式互换的运动过程进行仿真分析,然后在实际机器人系统中进行一系列实验,从而验证了上述轮式移动模式下运动分析的正确性和两种运动模式互换的可行性和有效性。本文采用模块化方法搭建的双轮足机器人,具有结构简单、拆装便捷、运输方便等特点。机器人在轮式移动模式下通过变轮距和变轮向可在平面内灵活移动,在双足步行模式下可在三维空间内移动和越障,并可实现两种运动模式自主切换,极大提高了机器人的机动性和环境适应性。